近日，中國科學院精密測量院“固體核磁共振與多相催化”團隊受美國化學會綜述期刊《化學研究述評》邀請，撰寫了專題綜述論文。該期刊以發表作者系統性研究成果為特色，文章全面總結了團隊近年來在發展與運用固體核磁共振（NMR）技術，揭示了沸石分子篩催化中關鍵分子間相互作用方面的重要研究進展。
分子篩催化中分子間相互作用的固體NMR研究。精密測量院供圖
沸石分子篩是石油化工生產中應用最為廣泛的一類催化材料。其納米孔道內的限域效應使得主-客體、客體-客體以及環境介質（如水）之間微弱的分子間相互作用被顯著放大，從而深刻影響反應路徑、選擇性和催化劑壽命。然而，這些相互作用在實驗上難以捕捉和量化，其具體作用機制與調控規律一直是該領域的重大挑戰。
近年來，該研究團隊圍繞上述挑戰，在高分辨、高靈敏固體NMR方法學領域取得了一系列重要突破并成功將其應用于沸石催化體系的研究中。
在沸石孔道主-客體相互作用研究方面，該團隊建立了13C-{27Al}、1H-{95Mo}等雙共振固體NMR方法，首次實現了對有機分子與分子篩活性中心空間鄰近性的精準探測。借助這一技術，研究人員首次表征了分子篩中Br?nsted酸位與烴池物種形成的“超分子活性中心”微觀結構，并直接識別出甲烷脫氫芳構化反應中關鍵鉬活性物種及其演化路徑。
針對反應網絡中復雜的客體-客體相互作用，該團隊開發了基于二維13C-13C相關譜的固體NMR新方法，成功解析了甲醇制烯烴反應中環狀碳正離子中間體與共吸附分子之間的非共價相互作用，包括陽離子-偶極、陽離子-π等多種形式。這一發現闡明了弱相互作用在調控產物選擇性及分子篩積碳失活中的關鍵機制。
此外，該團隊還通過結合固體NMR與磁共振成像技術，揭示了水溶劑在反應環境中的調控效應。研究發現，水分子誘導產生的“微疏水效應”可顯著促進苯與表面甲氧基物種的結合，并明確了限域碳正離子與芳烴物種的親疏水性差異，為理解反應活性與產物選擇性的調控機制提供了新視角。
相關論文信息：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.accounts.5c00652
本文鏈接：研究揭示沸石分子篩催化中關鍵分子間相互作用http://m.sq15.cn/show-11-29730-0.html
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