2024年 第35卷 第4期
《工程（英文）》 >> 2024年 第35卷 第4期 doi: 10.1016/j.eng.2023.01.020
构筑开放锡位点实现酸性增强的二甲醚羰基化丝光沸石催化剂设计
a Key Laboratory for Green Chemical Technology of Ministry of Education, Collaborative Innovation Center of Chemical Science and Engineering, School of Chemical Engineering and Technology, Tianjin University, Tianjin 300350, China
b National Center for Magnetic Resonance in Wuhan & State Key Laboratory of Magnetic Resonance and Atomic and Molecular Physics & Key Laboratory of Magnetic Resonance in Biological Systems, Wuhan Institute of Physics and Mathematics, Innovation Academy for Precision Measurement Science and Technology, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China
c Inner Mongolia Key Laboratory of Industrial Catalysis, College of Chemical Engineering, Inner Mongolia University of Technology, Hohhot 010051, China
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摘要
分子筛作为固体酸催化剂具有酸性可控、择型催化、稳定性好等优点，广泛应用工业催化过程。对分子筛酸性进行精确调控，即可针对目标反应理性设计与合成其催化剂。二甲醚羰基化反应是一个典型的以C1为原料、链增长反应。该反应可选择性地由丝光沸石（MOR）8元环催化，提高8元环的Brønsted酸强度有望促进反应的进行。本文首先采用密度泛函理论计算（DFT）预测Sn改性对MOR酸性的影响。在理论计算结果的指导下，利用缺陷制造-杂原子取代两步后合成法制备了一系列Sn改性的MOR。通过部分脱硅，成功在保持分子筛酸性的前提下，制备了具有开放孤立四配位Sn位点的MOR催化剂。通过酸性表征确定Sn的引入提高了MOR的Brønsted酸强度，因此，在二甲醚羰基化反应中表现出优异的催化性能。动力学和DFT计算相结合，揭示了酸强度提高对反应的促进机制，即强酸可促进二甲醚的吸附与解离，并降低乙酰基生成的反应能垒，从而提高反应性能。本论文不仅为强酸对二甲醚羰基化反应的促进机制给出了深入理解，而且提出了一种可精确调控分子筛酸性的策略。
关键词
分子筛 ; 锡改性 ; 羰基化 ; Brønsted 酸催化 ; 酸强度
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