中科院大連化學物理研究所甲醇制烯烴國家工程實驗室(潔凈能源國家實驗室低碳催化與工程研究部)多年來一直堅持應用研究與基礎研究并重,在甲醇制烯烴工業化過程開發和應用方面取得了令人矚目的成就。近期,研究人員在甲醇轉化機理研究方面又取得了突破性進展。
甲醇制烯烴是在酸性分子篩上進行的多相催化反應,經歷了一系列復雜的催化過程和反應步驟。隨著反應機理研究的不斷深入,烴池(Hydrocarbon Pool)機理得到了廣泛關注。然而,直接的實驗證據仍然不足,特別是其中所涉及的重要反應中間體七甲基苯基碳正離子(heptaMB+)及其去質子化產物(HMMC)非常活潑,對其直接觀察十分困難。之前僅能通過間接方法和理論計算證明其在分子篩上可能形成,其在MTO反應中是否真實存在及其在烯烴生成過程中如何發揮作用仍然存在疑問。
大連化物所DNL1201組研究人員在詳細研究了分子篩的結構和酸性對MTO反應機理影響的基礎上,利用該所DNL1202組近期合成的新型分子篩材料DNL-6的超大籠和強酸性的特點,首次在真實MTO反應體系中觀察到了heptaMB+/HMMC的存在,從而直接證實了烴池機理的合理性;更進一步的工作利用13C同位素示蹤實驗,驗證了該中間體在甲醇轉化中的重要作用和以此碳正離子作為中間體的烯烴生成途徑。
這一發現為從反應機理出發設計新的催化劑和調控產物中烯烴的選擇性提供了理論支撐。上述研究成果發表在《美國化學會志》(JACS)上。
RHO籠中的七甲基苯基碳正離子

以heptaMB+作為甲醇轉化反應中間體的烯烴生成途徑
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