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将金属引入到分子筛中，可以实现多种催化反应，如脱氢、加氢和氧化等。在某些反应中，分子筛不仅能够提供活性中心，还可以通过限域空间和局域微环境作用整个催化过程。这种催化作用与金属酶催化相似，通过金属中心和微环境共同实现了反应物分子的吸附活化，优化反应路径，从而实现整个催化循环。近期，Co基催化剂被发现具有一定的烷烃脱氢能力。然而，报道的催化剂性能迥异，如何构筑高性能的Co基烷烃脱氢催化剂仍不明确。在负载型Co基催化剂上，通常会同时存在单位点、团簇和纳米颗粒等多种Co物种，明确催化剂的活性中心和催化机理存在较大的挑战。将Co物种引入到分子筛骨架中，不仅可以调节活性中心的电子结构，构筑高效的催化剂体系，同时还可以得到结构明确的Co物种，实现活性中心结构、酸性和催化机理的精准解析。

本工作将孤立的Co位点构筑到纯硅MFI分子筛骨架中，通过多种表征技术结合理论模拟建立了活性中心{(≡SiO)2Co(HO-Si≡)2}的微观结构。研究发现，Co位点主要位于MFI分子筛的T1(7)和T3(9)位，具有两个Co-O-Si键和两个类桥式羟基Co···OH-Si结构。和金属酶催化相似，金属—分子筛Co-MFI通过局域结构和微环境共同作用，实现了丙烷脱氢过程：分子筛微环境可以预活化丙烷分子，Co原子可以极化临近的氧原子(Co-O-Si)接受C3H7*和H*，Co原子和柔性的分子筛骨架能够稳定C3H7*中间物种；Co活性中心电子态和配位状态的连续动态演变和可逆恢复，满足PDH反应中一系列基元步骤，实现类酶催化作用过程。

该工作有助于理解金属—分子筛活性中心的作用方式、微环境的协同作用过程和分子筛动态催化机制。

相关论文Atomic Insight into the Local Structure and Microenvironment of Isolated Co-Motifs in MFI Zeolite Frameworks for Propane Dehydrogenation于近日发表在《美国化学会志》(J. Am. Chem. Soc.)上，该工作的第一作者是我所DNL1201组博士后胡忠攀和05T8组博士研究生秦刚强。

关键词： 活性中心 化学物理 催化作用