国产三级精品三级在线观看,国产高清无码在线观看,中文字幕日本人妻久久久免费,亚洲精品午夜无码电影网

最新Science:沸石催化,再次登頂!

最新Science:沸石催化,再次登頂!

研究背景

沸石,布朗斯特或路易斯酸性微孔網(wǎng)狀硅酸鹽在化工上的吸附,分離和催化方面廣泛應(yīng)用。在最經(jīng)典情況下,3+形式電荷取代金屬陽離子會產(chǎn)生酸特性。據(jù)推測,沸石孔隙中電荷和偶極子的相互作用應(yīng)該產(chǎn)生強(qiáng)烈的場效應(yīng),但效果卻沒有系統(tǒng)地量化。長期的研究表明,只要取代四面體原子的濃度不超過特定閾值,布朗斯特酸位點(diǎn)(BAS)就具有恒定的酸強(qiáng)度,以進(jìn)行吸附和催化反應(yīng)。因此,沸石固有的高催化活性歸因于孔隙約束下過渡態(tài)的良好穩(wěn)定性。

最近的實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)催化反應(yīng)在水的存在下進(jìn)行時,過渡態(tài)穩(wěn)定的這一有利方面也同樣成立,從而生成水合氫離子[H3O+hydr.]。這些水合氫離子的催化活性比乙醇脫水中的水合氫離子在酸性水溶液中的比活性高兩個數(shù)量級。在沸石環(huán)境中,水合氫離子在鋁四面體中占有一個明確的位置。與在液相中相比,水合氫離子更靠近沸石孔,而這種接近性增加了沸石孔中有機(jī)分子的活性系數(shù)。
較高的活性系數(shù)源于與無BAS沸石的理想環(huán)境相比超額化學(xué)勢的增加。從概念上講,反應(yīng)分子超額化學(xué)勢的增加會減小到過渡態(tài)的能量差,因此,即使過渡態(tài)不穩(wěn)定,也會導(dǎo)致更高的速率。除此之外,與不帶電荷的反應(yīng)物相比,極性環(huán)境將使極性過渡態(tài)穩(wěn)定。值得注意的是,水合氫離子的約束和明確的緊密間隔進(jìn)一步穩(wěn)定了過渡態(tài),這對降低沸石約束中的自由能壘起了積極的作用。
【拓展閱讀】浙江大學(xué)今日Science,沸石再上頂刊!

成果簡介

為了實(shí)現(xiàn)這個方案,慕尼黑工業(yè)大學(xué)Johannes A. Lercher和Yue Liu等研究了離子環(huán)境對提高沸石孔中反應(yīng)分子活性的作用。他們通過調(diào)整催化活性位點(diǎn)周圍的分子環(huán)境提高催化反應(yīng)性。在沸石中,水的存在會形成水合氫離子和帶負(fù)電的骨架鋁四面體,進(jìn)而會創(chuàng)建一個離子環(huán)境。由沸石鋁濃度決定的、高密度的陽離子-陰離子對會產(chǎn)生很高的局部離子強(qiáng)度,從而增加了吸附和不帶電有機(jī)反應(yīng)物的超額化學(xué)勢。當(dāng)帶電過渡態(tài)(例如碳正離子)得到穩(wěn)定,能壘降低,反應(yīng)速率也得到了提升。利用H-MFI在水中對環(huán)己醇進(jìn)行分子內(nèi)脫水,研究人員定量地展示了由于高離子強(qiáng)度的存在而提高的反應(yīng)速率以及這種策略的潛在局限性。

最新Science:沸石催化,再次登頂!

圖1 在水相和氣相中H-MFI催化反應(yīng)中的BAS歸一化反應(yīng)速率

最新Science:沸石催化,再次登頂!

圖2 局部H3O+hydr.濃度、離子強(qiáng)度對H3O+hydr.催化環(huán)己醇脫水的影響

最新Science:沸石催化,再次登頂!

圖3 H-MFI微孔中H3O+hydr.之間的距離對H3O+hydr.催化環(huán)己醇脫水的基態(tài)(GS)和過渡態(tài)(TS)能量的影響

最新Science:沸石催化,再次登頂!

圖4 H-MFI和H-BEAH3O+hydr.催化環(huán)己醇脫水反應(yīng)的比較
Role of the ionic environment in enhancing the activity of reacting molecules in zeolite pores, Science 2021. DOI: 10.1126/science.abh3418

原創(chuàng)文章,作者:Gloria,如若轉(zhuǎn)載,請注明來源華算科技,注明出處:http://m.xiubac.cn/index.php/2023/10/16/09c0845579/

(0)

相關(guān)推薦

双柏县| 澄江县| 诸城市| 唐河县| 沙河市| 朝阳市| 望江县| 碌曲县| 安乡县| 西宁市| 黑山县| 那曲县| 永登县| 万安县| 灵山县| 仁寿县| 永登县| 永川市| 静安区| 竹山县| 偏关县| 水富县| 益阳市| 浮山县| 通山县| 瑞安市| 石泉县| 西林县| 旬邑县| 绥芬河市| 祁连县| 龙游县| 老河口市| 奎屯市| 恭城| 冕宁县| 封开县| 通江县| 永嘉县| 塔城市| 平潭县|