近日，中国科学院大连化学物理研究所研究员徐舒涛、研究员魏迎旭和中国工程院院士刘中民团队在甲醇制烯烃（MTO）工业SAPO-34催化剂酸性表征研究中取得新进展。团队定量解析了Br?nsted酸质子在所有晶体学不等价氧位点的落位，并基于此揭示了温度驱动下的及客体分子诱导下的质子运动行为。相关成果发表在《美国化学会志》。 

MTO技术的应用，使我国烯烃生产不再依赖于传统石油原料，可直接从煤炭原料转化得到，对保障我国能源战略安全具有重要意义。SAPO-34分子筛作为该工业过程的核心催化剂，目前对其活性中心Br?nsted酸位点（BAS）的精确落位、数量分布和动态行为仍缺乏量化认识，原子尺度表征具有挑战性。

该团队近年在磷酸硅铝（SAPO）分子筛精细结构与构效关系研究方面取得系列进展。本工作中，团队基于前期发现的SAPO分子筛²⁹Si NMR对样品状态十分敏感的特性，合成了²⁹Si同位素富集的SAPO-34样品，提升了²⁹Si NMR谱图的信噪比，明晰了其中的变化规律。 

团队围绕多种二维 MAS NMR技术，结合中子衍射和理论计算，纠正了长期误用的SAPO-34的²⁹Si NMR归属，证实脱水后-95.5 ppm信号为Si(4Al)的桥式羟基结构，而非传统归属的Si(3Al)物种；识别并定量了所有4种晶体学BAS位点，明确了两个四元环交汇处为优势分布位点；揭示了质子随温度变化的三阶段动力学，定量了质子交换速率，确定了质子交换的起始临界温度约为200℃；阐明了碱性分子与水分子诱导质子电离的差异化机制，明确了水簇尺寸的调控作用等。 

相关论文信息：https://doi.org/10.1021/jacs.6c15193