近日，中國(guó)工程院院士、中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)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(yīng)體系反應(yīng)機(jī)理和產(chǎn)物分布調(diào)控方面取得進(jìn)展。

分子篩擇形催化是主客體化學(xué)的成功案例。分子篩催化甲醇轉(zhuǎn)化過(guò)程提供了一種從非石油資源制造基本石化產(chǎn)品的替代途徑，目前，由甲醇高選擇性地有效轉(zhuǎn)化制取烯烴、芳烴、汽油等產(chǎn)品的過(guò)程已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。

該團(tuán)隊(duì)在對(duì)甲醇制烯烴過(guò)程深刻認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，建立了甲醇甲苯耦合反應(yīng)體系，并對(duì)該體系的反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行深入研究。通過(guò)多種實(shí)驗(yàn)和表征手段，團(tuán)隊(duì)揭示并優(yōu)化了甲苯對(duì)反應(yīng)體系的調(diào)控作用。研究發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)物甲苯的引入可形成由低甲基取代苯、亞甲基環(huán)戊/環(huán)己二烯，以及它們的質(zhì)子化產(chǎn)物組成的流動(dòng)芳烴烴池，調(diào)控甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)路徑傾向于生成乙烯。在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)結(jié)合理論計(jì)算，建立了完整的甲醇甲苯耦合反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。此外，團(tuán)隊(duì)利用聯(lián)合改性策略，在分子篩外表面構(gòu)筑了具有強(qiáng)化擴(kuò)散通路的外延生長(zhǎng)/沉積殼層，覆蓋外表面酸中心，抑制副反應(yīng)并增強(qiáng)目標(biāo)產(chǎn)物和副產(chǎn)物擴(kuò)散差異，實(shí)現(xiàn)對(duì)二甲苯高選擇性生產(chǎn)的同時(shí)保持優(yōu)異的反應(yīng)物活性。

該工作通過(guò)組合調(diào)控策略，對(duì)產(chǎn)物烯烴、芳烴選擇性進(jìn)行同時(shí)調(diào)控，實(shí)現(xiàn)了在單一分子篩床層上高選擇性生產(chǎn)乙烯、丙烯、對(duì)二甲苯等高附加值產(chǎn)品。其中乙烯、丙烯可以進(jìn)一步生產(chǎn)聚乙烯、聚丙烯，而乙烯下游產(chǎn)物乙二醇和對(duì)二甲苯下游產(chǎn)物精對(duì)苯二甲酸可以進(jìn)一步生產(chǎn)聚酯。這種高效的耦合路線對(duì)聚烯烴和聚酯工業(yè)的原料合成具有指導(dǎo)意義，同時(shí)組合調(diào)控策略的建立為復(fù)雜催化過(guò)程中多種目標(biāo)化學(xué)品的聯(lián)合生產(chǎn)提供了模型案例。

近日，相關(guān)成果以Combined Strategies Enable Highly Selective Light Olefins and para-Xylene Production on Single Catalyst Bed為題，發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（A類）以及中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)等的支持。

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