Dual Active Sites on Molybdenum/ZSM-5 Catalyst for Methane Dehydroaromatization: Insights from Solid-State NMR Spectroscopy.
Dual Active Sites on Molybdenum/ZSM-5 Catalyst for Methane Dehydroaromatization: Insights from Solid-State NMR Spectroscopy.
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用于甲烷脱氢芳构化的钼/ZSM-5 催化剂上的双活性位点：来自固态核磁共振波谱的见解。
DOI：
10.1002/anie.202017074
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发表时间：
2021-05-03
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Deng F
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Gao W;Qi G;Wang Q;Wang W;Li S;Hung I;Gan Z;Xu J;Deng F
甲烷在Mo/ZSM-5分子筛催化剂上的脱氢芳构化反应为天然气直接转化为高价值化工产品提供了一条很有前途的途径。了解Mo/ZSM-5上活性中心的性质是该方法的技术应用所要解决的挑战之一。本文利用1H{95 Mo}双共振固体核磁共振技术，通过直接观察分子筛孔道中的Mo物种与B酸中心之间的核间空间相互作用，确定了Mo/ZSM-5催化剂上的双活性中心。酸性质子-Mo空间相互作用与MDA过程中的甲烷转化率和芳烃形成相关，这被证明是决定催化剂活性和寿命的重要因素。利用1H{95 Mo}双共振和二维1H-1H相关NMR技术，研究了烯烃和芳烃在Mo/ZSM-5孔道中与活性Mo中心和Brønsted酸中心的主-客体相互作用，揭示了烯烃在MDA反应成烃过程中的中介作用.用双共振固体核磁共振技术研究了Mo/ZSM-5分子筛中酸性质子碳化Mo活性中心的空间位置，发现了Mo/ZSM-5分子筛中酸性质子碳化Mo活性中心的空间位置。双活性中心的空间相互作用决定了催化剂对MDA反应的活性。
Methane dehydroaromatization (MDA) on Mo/ZSM-5 zeolite catalyst provides a promising route for the direct transformation of natural gas into high-valued chemicals. Understanding the nature of active sites on Mo/ZSM-5 represents one of the challenges to be resolved for technical application of this process. Herein, by using 1H{95Mo} double-resonance solid-state NMR spectroscopy, we identify proximate dual active sites on Mo/ZSM-5 catalyst by direct observation of internuclear spatial interaction between Brønsted acid site and Mo species in zeolite channels. The acidic proton-Mo spatial interaction is correlated with methane conversion and aromatics formation in the MDA process, which is demonstrated to be an important factor in determining the catalyst activity and lifetime. The evolution of olefins and aromatics in Mo/ZSM-5 channels is monitored by detecting their host-guest interactions with both active Mo sites and Brønsted acid sites via 1H{95Mo} double-resonance and two-dimensional 1H-1H correlation NMR spectroscopy, which reveals the intermediate role of olefins in hydrocarbon pool process during the MDA reaction. The bifunctional acidic proton-carburized Mo active site in Mo/ZSM-5 zeolite was revealed by probing their spatial proximity using double-resonance solid-state NMR spectroscopy. The spatial interaction of the dual site governs the activity of the catalyst for MDA reaction.
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