利用固體核磁共振揭示OXZEO催化合成氣轉化反應路徑

　　近日，我所固體核磁共振及催化化學創新特區研究組（05T5組）包信和院士、侯廣進研究員團隊利用固體核磁共振（ssNMR）技術，在金屬氧化物分子篩（OXZEO）雙功能催化劑催化合成氣轉化機理研究方面取得新進展。

　　自2016年包信和和潘秀蓮研究等提出OXZEO催化劑設計概念以來，OXZEO催化體系已發展成為煤炭及其他碳資源轉化的重要平臺，并且獲得廣泛關注。OXZEO催化體系中涉及C1物種到多碳產物的生成過程，其反應網絡非常復雜，機理研究困難，研究人員往往直接借鑒甲醇催化轉化中提出的烴池（HCP）機理加以解釋。

　　本工作中，研究人員利用ZnAlOx/H-ZSM-5模型催化體系，借助準原位ssNMR-GC的檢測方法，追蹤了包括表面多碳羧酸鹽、多碳烷氧基、BAS吸附環戊烯酮、環戊烯基碳正離子在內豐富的中間體的動態演化過程，建立了從初始碳碳鍵生成到穩態轉化—催化劑內部中間體與氣相產物對應關系的反應階段，揭示了含氧化合物中間體到烯烴及芳烴產物的反應路徑，論證了CO和H2參與含氧化合物路徑并在二次反應中起重要作用的觀點。除模型催化體系外，研究人員在多種OXZEO催化劑上均觀測到了關鍵中間體，驗證了之前提出的包括含氧化合物路徑在內反應機理的普適性。

　　相關成果以“Oxygenate-based Routes Regulate Syngas Conversion over Oxide–zeolite Bifunctional Catalysts”為題，于近日發表在《自然—催化》（Nature Catalysis）上。該論文的共同第一作者是我所05T5組博士研究生紀毅和高攀助理研究員。該研究得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金、遼寧省“興遼英才計劃”、國家博士后創新人才支持計劃、中國博士后科學基金等項目的資助。