中国科学院大连化学物理研究所揭示甲醇制烯烃反应中C—C键生成机理

近日，中国科学院大连化学物理研究所的研究团队在甲醇制烯烃(MTO)初始C-C键生成机理研究中取得进展，揭示了MTO反应中C-C键的生成机理。相关研究成果发表于《化学》杂志。

MTO是C1化学的重要反应，从C1物种甲醇或者二甲醚生成第一个C-C键的反应机理一直是C1化学中极具挑战性的课题。由于转化发生在反应的最初始阶段难以捕获中间物种，一直以来缺乏直接证据解释反应机理。

该研究团队在前期的工作中实现了原位观测MFI结构ZSM-5分子筛上催化C1物种生成的类亚甲氧基物种，由此获取了C1物种活化生成第一个C-C键的直接谱学证据。并进一步研究了八元环CHA笼结构分子筛SSZ-13催化甲醇转化反应初始阶段C-C键的形成机理：通过原位固体核磁共振技术，实现了催化剂表面C1反应物(甲醇和二甲醚)、C1反应中间体(甲氧基和三甲基氧鎓离子)、C1物种活化态(类亚甲氧基物种)的观测；特别是首次在真实MTO反应过程中实现了初始烯烃前躯体(表面乙氧基)的捕获，由此构成了从C1反应物出发生成初始C-C键的完整反应链条。

此外，该研究团队还采用分子动力学(AIMD)技术，理论模拟了由甲醇/二甲醚和甲氧基/三甲基氧鎓离子出发形成C-C键的反应路径，并可视化再现了反应历程。综合实验证据和理论计算结果，建立了完整可行的表面甲氧基/三甲基氧鎓离子与分子筛骨架氧协同活化甲醇/二甲醚并生成初始C-C键的直接反应机理。该工作完善了MTO反应机理，丰富了C1催化化学的基本理论。