大連化物所分子篩催化耦合反應體系反應機理和產物分布調控研究獲進展

近日，中國工程院院士、中國科學院大連化學物理研究所研究員劉中民，大連化物所研究員魏迎旭、于政錫和副研究員韓晶峰等在分子篩催化耦合反應體系反應機理和產物分布調控方面取得進展。

分子篩擇形催化是主客體化學的成功案例。分子篩催化甲醇轉化過程提供了一種從非石油資源制造基本石化產品的替代途徑，目前，由甲醇高選擇性地有效轉化制取烯烴、芳烴、汽油等產品的過程已經實現工業化。

該團隊在對甲醇制烯烴過程深刻認識的基礎上，建立了甲醇甲苯耦合反應體系，并對該體系的反應機理進行深入研究。通過多種實驗和表征手段，團隊揭示并優化了甲苯對反應體系的調控作用。研究發現，反應物甲苯的引入可形成由低甲基取代苯、亞甲基環戊/環己二烯，以及它們的質子化產物組成的流動芳烴烴池，調控甲醇轉化反應路徑傾向于生成乙烯。在此基礎上，團隊結合理論計算，建立了完整的甲醇甲苯耦合反應網絡。此外，團隊利用聯合改性策略，在分子篩外表面構筑了具有強化擴散通路的外延生長/沉積殼層，覆蓋外表面酸中心，抑制副反應并增強目標產物和副產物擴散差異，實現對二甲苯高選擇性生產的同時保持優異的反應物活性。

該工作通過組合調控策略，對產物烯烴、芳烴選擇性進行同時調控，實現了在單一分子篩床層上高選擇性生產乙烯、丙烯、對二甲苯等高附加值產品。其中乙烯、丙烯可以進一步生產聚乙烯、聚丙烯，而乙烯下游產物乙二醇和對二甲苯下游產物精對苯二甲酸可以進一步生產聚酯。這種高效的耦合路線對聚烯烴和聚酯工業的原料合成具有指導意義，同時組合調控策略的建立為復雜催化過程中多種目標化學品的聯合生產提供了模型案例。

近日，相關成果以Combined Strategies Enable Highly Selective Light Olefins and para-Xylene Production on Single Catalyst Bed為題，發表在《美國化學會志》上。研究工作得到國家自然科學基金、中國科學院戰略性先導科技專項（A類）以及中國科學院青年創新促進會等的支持。