针对以上问题,大连化学物理研究所张涛院士团队庞纪峰副研究员、郑明远研究员和大连交通大学刘世民教授合作,采用廉价的乙二胺或丙二胺为螯合剂,借助于两者与Cu的螯合作用,在温和条件下将Cu物种嵌入到MFI分子筛中用于乙醇直接脱氢反应。在优化的Cu@MFI-R催化剂上,523 K、质量空速为0.55 h-1时,得到>96%的乙醇转化率和98%的乙醛选择性,且催化剂稳定运行300小时无明显失活。通过结构表征发现,由于乙二胺或丙二胺的耦合作用,Cu物种被嵌入到MFI分子筛中。这些Cu物种主要以更加活泼的Cu+物种存在,其与Cu0物种协同作用,实现乙醇中O-H和C-H键的选择性断裂以及氢原子的快速迁移、结合与脱附。另外,由于空间限制作用和Cu-O-Si强相互作用,这些Cu物种在反应条件下具有较高的稳定性。此催化剂合成策略为廉价、稳定Cu基催化剂的设计合成和乙醇高附加值利用都具有重要的指导作用。
Jin Guo, Dr. Jifeng Pang, Ming Yin, Lele Feng, Prof. Shimin Liu, Dr. Pengfei Wu, Prof. Mingyuan Zheng
ChemCatChem
DOI: 10.1002/cctc.202400269