武汉物数所王强团队在沸石分子筛Lewis酸性位方面取得进展

近日，精密测量所邓锋研究员团队在沸石分子筛催化剂路易斯酸性位点研究中取得新进展，实现了此前“NMR无法观测”框架中三配位铝物种的检测，揭示其独特的路易斯酸性特征。

沸石分子筛作为固体酸催化剂的重要一类，因其具有规则的孔结构和可调节的酸度（酸类型、酸分布、酸量、酸强度等），在石油化工、精细化工、环境等领域有着广泛的应用。化学工业中的催化过程。分子筛优异的催化反应性能与其独特的酸性密切相关。一般来说，沸石分子筛骨架的四配位铝所对应的桥羟基（Si-OH-Al）构成了酸位，而路易斯酸位通常被认为是由沸石分子筛骨架产生的非骨架铝物种。分子筛骨架脱铝或由骨架上具有不饱和配位的三配位铝种组成；另外，在分子筛中引入Zn、Ga、Mo、Ag、Sn等其他金属物种也可以作为路易斯酸。但长期以来，分子筛上路易斯酸性位点的研究主要集中在非骨架铝物种和金属物种上，而关于骨架三配位铝的路易斯酸性特征的报道较少。一方面，这是由于这种配位不饱和Al物质的含量较低；另一方面，由于该物种中高度不对称的Al配位环境，27Al的四极相互作用高达数十MHz，NMR谱线严重展宽。，因此骨架三配位Al物种通常被认为是“NMR不可观测”物种。

在这项研究工作中，研究人员通过吸附三甲基氧化膦（TMPO）探针分子，将“NMR不可观测”的骨架三配位铝物种转化为“NMR可观测”的扭曲四配位铝物种。通过二维27Al多量子和二维31P{1H}异核关联实验，观察到吸附在H-ZSM-5分子筛上的不同酸位上存在三种不同的Al形态和多种信号。探针分子。进一步结合此前自主开发的灵敏度增强的异核相关核磁共振实验方法（J.Chem.Phys.2015,142,），二维31P-27Al异核相关谱阐明了由两类Lewis酸物种组成H-ZSM-5分子筛中三配位Al的含量占酸性位总含量的11.6%。此外，研究人员利用二维27Al-27Al同核双量子相关实验结合DFT理论计算，进一步证实了分子筛骨架路易斯酸（骨架三配位铝）与酸（骨架三配位铝）之间存在空间邻近性和协同作用。四配位铝）的作用，导致酸性位点的酸性增加，形成“超酸性位点”。

该工作实现了分子筛上三配位铝物种作为Lewis酸骨架和B/L酸协同作用的NMR表征，加深了人们对分子筛骨架Lewis酸中心的认识，提供了基础用于探索催化反应中沸石分子筛的结构。 -效应关系提供实验依据。相关研究成果发表在《Chem.Sci》杂志上。博士辛少辉同学为第一作者，王强研究员和邓峰研究员为共同通讯作者。该工作得到了中国科学院山西煤炭化学研究所和法国里尔大型研究团队的协助，并得到了国家自然科学基金委员会和中国科学院的资助。

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三配位铝作为路易斯酸（LAS）及其与（BAS）酸协同产生“超强酸”