近日，南開(kāi)大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)提出甲醇制烯烴(MTO)反應(yīng)步驟與催化循環(huán)的三循環(huán)機(jī)理，即羥醛循環(huán)、烯烴循環(huán)與芳烴循環(huán)。相關(guān)研究成果發(fā)表于《基礎(chǔ)研究》雜志。

MTO反應(yīng)中第一個(gè)C—C鍵的形成、反應(yīng)誘導(dǎo)期以及完整的反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)于MTO反應(yīng)的進(jìn)一步發(fā)展乃至C1化學(xué)的理解都具有重要意義。基于分子篩表面高活性甲氧基物種，分子篩的非骨架鋁物種促進(jìn)第一個(gè)C—C鍵形成的觀點(diǎn)得到廣泛關(guān)注。然而，該C—C鍵物種的形成及誘發(fā)整個(gè)MTO反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程尚不明晰。

該研究團(tuán)隊(duì)利用動(dòng)力學(xué)結(jié)合停留淬滅-魔角旋轉(zhuǎn)固體核磁共振技術(shù)手段，揭示出H-ZSM-5分子篩催化的MTO反應(yīng)誘導(dǎo)期有大量不飽和醛/酮物種的生成，能促進(jìn)雙烯與芳烴活性中間物種的生成，進(jìn)而誘發(fā)快速M(fèi)TO反應(yīng)。隨后，通過(guò)多種譜學(xué)耦合技術(shù)以及動(dòng)力學(xué)分析，進(jìn)一步闡明基于H-ZSM-5分子篩上Br?nsted和Lewis酸中心協(xié)同參與的完整MTO反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，提出了步進(jìn)式三循環(huán)機(jī)理路線(xiàn)。

該研究揭示了MTO反應(yīng)機(jī)理，同時(shí)可為MTO催化劑優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論參考。