中間體的探測與表征是詮釋化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的關(guān)鍵

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、大連光源科學(xué)研究室研究員江凌團(tuán)隊(duì)與南開大學(xué)研究員李蘭冬團(tuán)隊(duì)和曼徹斯特大學(xué)教授楊四海團(tuán)隊(duì)合作，利用自主研制的紅外光解離實(shí)驗(yàn)裝置，成功表征了關(guān)鍵反應(yīng)中間體，揭示了鎳負(fù)載八面沸石催化劑對(duì)炔烴/烯烴化學(xué)選擇性吸附分離的深層次機(jī)制。

反應(yīng)中間體的探測與表征是詮釋化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的關(guān)鍵。然而，這些反應(yīng)中間體的數(shù)量密度低、壽命短、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)它們的實(shí)驗(yàn)研究非常困難，往往需要高靈敏度、高時(shí)間分辨以及對(duì)結(jié)構(gòu)敏感的譜學(xué)等探測方法。江凌團(tuán)隊(duì)將高分辨率質(zhì)譜與光參量振動(dòng)激光器相結(jié)合，自主研制了具有國際先進(jìn)水平的紅外光解離光譜（Phys. Chem. Chem. Phys.， 2018， 20， 25583），可原位/在線高靈敏探測關(guān)鍵反應(yīng)中間體的組成與結(jié)構(gòu)，對(duì)詮釋催化反應(yīng)機(jī)制具有重要作用。

低碳烯烴是化學(xué)工業(yè)中最基本的原料之一（產(chǎn)能接近4億噸/年），其生產(chǎn)過程會(huì)引入少量炔烴雜質(zhì)，對(duì)其聚合與后續(xù)加工產(chǎn)生極大影響。高效去除炔烴雜質(zhì)、生產(chǎn)聚合物級(jí)低烯烴對(duì)許多工業(yè)過程非常重要，是具有極大挑戰(zhàn)性的國際前沿科學(xué)問題。

近期，李蘭冬課題組設(shè)計(jì)合成了鎳負(fù)載八面沸石催化劑（Ni@FAU），它在乙炔/乙烯、丙炔/丙烯、丁炔/丁二烯等分離過程中均表現(xiàn)出高炔烴動(dòng)態(tài)吸附容量（1.58~1.80 mmol/g）與炔烴/烯烴分離選擇性（83~100）。Ni@FAU同時(shí)表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性，且對(duì)操作條件（溫度、壓力、氣體濃度、雜質(zhì)等）不敏感，可滿足工業(yè)吸附分離的基本要求。

江凌團(tuán)隊(duì)利用自主研制的紅外光解離實(shí)驗(yàn)裝置，對(duì)Ni@FAU對(duì)乙炔/乙烯的吸附機(jī)制進(jìn)行了研究，成功探測到了Ni（C2H2）3，然而并沒有發(fā)現(xiàn)Ni（C2H4）n。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，Ni@FAU對(duì)乙炔具有較高的吸附選擇性，具有在混合氣流中去除痕量乙炔的分離能力，確認(rèn)了基于化學(xué)鍵的炔烴/烯烴分離的新策略，有望推動(dòng)Ni@FAU分子篩材料在相關(guān)工業(yè)吸附分離過程中的應(yīng)用。利用先進(jìn)的譜學(xué)技術(shù)從分子、團(tuán)簇、表界面多層次揭示能源小分子與催化劑的化學(xué)反應(yīng)規(guī)律，為新型高效吸附催化材料的設(shè)計(jì)開發(fā)提供了新的思路。

大連化物所等利用紅外光解離光譜表征炔烴/烯烴分離
責(zé)任編輯:pj