近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所碳基能源納米材料研究組中科院院士包信和、研究員潘秀蓮團隊，與固體核磁共振及前沿應(yīng)用研究組研究員侯廣進(jìn)團隊合作，在分子篩催化乙烯酮制汽油反應(yīng)機理的研究方面取得新進(jìn)展。
大連化物所揭示分子篩催化乙烯酮轉(zhuǎn)化制汽油反應(yīng)機制
包信和、潘秀蓮團隊于2016年提出金屬氧化物和分子篩耦合的雙功能OXZEO？催化劑設(shè)計概念，并通過同步輻射真空紫外光電離質(zhì)譜在合成氣轉(zhuǎn)化過程中檢測到乙烯酮中間體，并進(jìn)一步在SAPO-34限域孔道內(nèi)轉(zhuǎn)化為低碳烯烴（Science，2016）。隨后，團隊發(fā)現(xiàn)乙烯酮在絲光沸石（MOR）上高選擇性地生成乙烯（Angew. Chem. Int. Ed.，2018）。雖然最近幾年乙烯酮也被識別為其他分子篩催化C1化學(xué)的中間體，包括二甲醚羰基化制乙酸甲酯、甲醇制烴類和CO2加氫制烴類，但是關(guān)于其轉(zhuǎn)化反應(yīng)機理仍缺乏實驗研究。
本工作通過反應(yīng)動力學(xué)，結(jié)合原位紅外光譜和固體核磁共振技術(shù)研究了H-SAPO-11催化乙烯酮轉(zhuǎn)化生成汽油的反應(yīng)路徑，結(jié)果顯示，乙烯酮在分子篩上極易發(fā)生質(zhì)子化或二聚后再發(fā)生質(zhì)子化，并經(jīng)過乙酸酮基化或乙酰乙酸脫羧兩條反應(yīng)路徑生成丁烯，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成為汽油。
相關(guān)研究成果以“Chemistry of Ketene Transformation to Gasoline Catalyzed by H SAPO-11”為題，發(fā)表在《美國化學(xué)會志》（The Journal of the American Chemical Society）上。該工作的共同第一作者是大連化物所博士后張陽和510組高攀副研究員。該研究得到了國家科技部、國家自然科學(xué)基金、遼寧省興遼英才計劃、國家博士后國際交流引進(jìn)計劃、國家博士后創(chuàng)新人才支持計劃、中國博士后科學(xué)基金、中科院特別研究助理等項目的資助。
