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课题组在催化剂活性中心协同效应研究方面取得重要进展

Release time:2017-4-8      Source:admin      Reads:942

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        近日,研究组在锌改性ZSM-5分子筛上活性中心协同效应的研究方面取得重要进展,相关研究结果在Angew. Chem. Int. Edit. (《德国应用化学》)上在线发表。

       在多相催化剂上,如分子筛、氧化物等,为了提高催化反应性能,往往需要构建多种活性中心。这些活性中心之间被认为能够协同作用,从而带来催化活性、产物选择性或催化剂寿命等催化性能的极大增强。虽然可以从宏观的反应性能现象上判断催化剂上活性中心间协同效应存在,但对协同活性中心的结构与作用本质,仍缺少分子水平上的明确认识,从某种程度上制约了高性能催化的设计与发展。

      金属锌改性ZSM-5分子筛在低碳烷烃活化与转化中具有优异反应性能,其活性中心的研究引起广泛关注。近期,徐君研究员、王强副研究员及齐国栋博士等利用800MHz高场固体核磁共振对该催化剂上的活性中心进行了研究,发现协同中心的存在,并对活性位之间的空间临近性、相互作用及协同活性中心的含量进行了定量分析。在该项工作中,首先利用67Zn同位素金属制备了锌改性ZSM-5分子筛(Zn/ZSM-5)催化剂,采用1H-67Zn双共振NMR技术发现在ZSM-5分子筛上Zn2+物种和Bønsted质子酸位(H+)之间存在空间临近性和相互作用,从而导致Zn/ZSM-5催化剂上酸性增强,获得了Zn2+物种和Bønsted质子酸位间组成协同活性中心的实验证据。通过对双共振实验数据数据拟合,获得了协同活性中心的结构信息,Zn2+ 与H+ 之间的距离约为2.70~2.34 Å。此外,利用固体核磁共振方法对催化剂上的协同活性中心进行了定量分析。通过考察催化剂对甲烷C-H键活化的反应性能,揭示了Zn/ZSM-5催化剂上中心协同效应与催化剂性能的关系。这些结果加深了人们对多功能催化剂上协同活性中心本质的认识,对高活性催化活性中心可控筑构具有指导意义。

 

    该项工作得到了国家自然科学基金委、中国科学院的支持。

 

    (固体核磁共振与多相催化研究组)

 

 

       

 

Zn/ZSM-5分子筛上协同活性中心示意图(左),800MHz高场下的1H-67Zn双共振固体NMR谱(右)

 

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201608322/abstract;jsessionid=60526A4566173BC0C8959BF356F2D3B5.f01t04

 

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