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我校材料化學工程國家重點實驗室和化工學院王軍教授、周瑜副教授指導的碩士研究生馬志盼和唐俊杰，在沸石分子篩催化的芳烴羥基化制備酚類化合物的反應中取得重要進展，結果近日刊登于《自然×通訊》（Nature Communications, 2018, 9:2931, DOI:10.1038/s41467-018-05351-w）。文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-018-05351-w。

苯酚是重要的化工原料，工業上普遍采用的多步異丙苯法具有苯酚收率低、污染嚴重、能耗高等缺陷，長期以來，采用雙氧水等清潔氧源由苯羥基化制備苯酚的一步法受到學術界和工業界的廣泛關注。然而，苯是惰性底物，產物苯酚比底物苯更易于活化，而對于烷基苯來說，其側鏈更加活潑，這常常導致苯環過氧化或側鏈氧化的一系列嚴重副反應的發生。因此，直接活化苯環的碳氫健高選擇性地生成苯酚需要定向的高活性催化劑，這在多相催化領域一直是很大的挑戰。王軍教授課題組采用酸水解硅源的干膠法制備了一種封裝釩氧化合物納米團簇的TON拓撲結構全硅沸石分子篩（V-Si-ZSM-22）催化劑，成功實現了包括苯在內的10余種芳烴直接羥基化（化學計量比的雙氧水為氧源）制備酚類化合物的瞬間反應（反應時間<30 s），具有超高的TOF（轉換頻率）值，催化效率遠高于以往報道所需的十至數十小時的反應時間。他們和新加坡國立大學的顏寧教授課題組合作，采用同步輻射吸收譜學技術（XAFS），對催化劑結構、中間活性物種、催化機理等進行了深入剖析，揭示了由沸石表面偏釩酸根團簇（(VO₃)_n^n-）生成的雙傘形結構四價釩過氧物種主導的非自由基快速催化循環路徑，這完全不同于自由基羥基化生成酚的傳統機理。

王軍教授課題組十年前提出并長期致力于酸水解硅源路線合成雜原子沸石的研究（J. Am. Chem. Soc., 2010, 132: 17989-17991; J. Mater. Chem. A, 2013, 1, 2453-2460; Chem. Eng. Sci., 2015, 138, 473-481; Chem. Eur. J., 2015, 21, 15412-15420;ACS Appl. Mater. Interfaces, 2016, 8, 23122-23132; Catal. Sci. Technol., 2017, 7, 6050-6058; ACS Sustain. Chem. Eng., 2017, 5, 10029-10037; Chem. Eng. J., 2017, 328, 1031-1042），此次V-Si-ZSM-22催化反應體系的構建也在長期積累基礎上完成的，這項工作具備超高TOF及時空收率、良好的底物適用性、穩定的催化劑循環使用性能等特點，顯示出重要的潛在工業應用前景。該工作得到了國家自然科學基金，江蘇省優勢學科和材料化學工程國家重點實驗室自主課題的資助。我校為論文第一作者單位，第一作者為周瑜副教授，碩士生馬志盼為共同第一作者；通訊作者為王軍教授，新加坡國立大學的顏寧教授為共同通訊作者。

作者：材料化學工程國家重點實驗室；審核：仲盛來