來源： 精密測量科學與技術創新研究院

　　近日，中國科學院精密測量科學與技術創新研究院鄧風和徐君團隊在沸石分子篩催化甲醇制烯烴（methanol-to-olefins, MTO）反應機制的研究方面取得新進展。研究發現環狀烯烴是生成芳構化過程中的重要反應中間體，并揭示了芳烴生成的具體反應路線。相關研究結果發表在美國化學會期刊ACS Catalysis（2020, 10, 4299）上。

　　乙烯、丙烯等低碳烯烴是重要的化工原料，作為非石油替代路徑，甲醇可以通過酸性沸石分子篩催化轉化得到低碳烯烴，因此受到工業界以及學術界的普遍關注。多年來，MTO反應的機理研究一直是多相催化研究領域的熱點。一般認為甲醇主要通過烯烴循環與芳烴循環催化轉化生成低碳烯烴，但對于芳烴的具體生成路徑以及兩個循環反應間的關系目前仍然沒有十分明确的認識，這在一定程度上限制了人們對MTO催化反應過程的認識。

　　在該研究工作中，課題組研究人員利用固體NMR結合GC-MS技術，以環己烯、環戊烯作為探針分子對ZSM-5分子篩上烯烴芳構化過程進行了深入研究。實驗發現，六元環的環己烯在生成芳烴的過程中會首先發生縮環反應生成五元環烴類物種如甲基環戊烯、甲基環戊烷等。這些縮環産物再進一步轉化為芳香烴（圖1）。通過固體13C NMR實驗對分子篩催化劑孔道内吸附物種的研究表明，六元環的環烯烴在芳構化過程中産生了含有甲基以及乙基基團的環戊烯碳正離子活性物種，它們可作為反應中間體的作用，導緻芳香烴的生成。結合DFT理論計算，研究人員提出了ZSM-5分子篩上烯烴芳構化的反應路徑，通過環狀烯烴的縮環與擴環反應建立起烯烴循環（alkenes-based cycle）與芳烴循環（aromatics-based cycle）的關聯（圖2）。該研究工作加深了人們對分子篩上甲醇轉化反應機理的理解，也有助于相關催化過程和催化工藝的研發。

　　碩士研究生胡敏為該工作的第一作者，通訊聯系人為研究員徐君和鄧風。該研究工作得到國家自然科學基金委、中科院以及湖北省科技廳的支持。

文章鍊接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c00838

圖1. ZSM-5分子篩上甲醇、環戊烯、環己烯反應物的GC-MS圖譜（左）與分子篩孔道内吸附物種的13C MAS NMR圖譜（右）

圖2. ZSM-5分子篩上環烯烴芳構化反應機制模型圖

原文網址：http://www.cas.cn/syky/202005/t20200512_4745904.shtml