近日，中國科學院大連化學物理研究所甲醇制烯烴國家工程實驗室劉中民、魏迎旭團隊在甲醇制烯烴初始C-C鍵生成機理研究方面取得新進展。該研究工作得到審稿人的高度評價，以“熱點文章”形式發表在《德國應用化學》（Angew. Chem. Int. Ed.，DOI: 10.1002/anie.201703902）上，并被推薦為內封面文章。

甲醇制烯烴國家工程實驗室一直堅持應用研究與基礎研究并重，不但在甲醇制烯烴（MTO）過程工業化方面取得巨大成功，而且長期致力于該化學過程中的基礎科學問題研究。雖然MTO過程穩態反應階段的間接機理已形成廣泛的共識，但MTO反應中從C1物種甲醇或者二甲醚生成第一個C-C鍵的反應一直是C1化學中極具挑戰性和爭議性的課題。由于轉化發生在反應的最初始階段，難以捕獲中間物種，一直以來所提出的反應機理缺乏直接證據。該項工作中，研究人員通過在線監測最初始反應階段，推測初始烯烴來源于催化劑表面C1吸附物種的直接轉化；隨后通過催化劑液氮淬冷和固體核磁表征，確定了催化劑上最初始反應階段存在的表面C1吸附物種（甲醇和二甲醚）和C1活性物種（表面甲氧基和三甲基氧鎓離子）；進一步通過原位固體核磁研究，在真實甲醇轉化反應條件下，成功捕捉到二甲醚C-H鍵活化后生成的類亞甲氧基（methyleneoxy analogue）物種，由此獲取了C1物種活化生成第一個C-C鍵的直接證據；在此基礎上提出了初始烯烴生成的反應路徑——表面甲氧基/三甲基氧鎓離子協助甲醇/二甲醚活化轉化的協同反應機理。這是首次在MTO反應過程中原位觀測到C1物種的初始活化和轉化，這一發現將關聯甲醇初始轉化的直接機理和高效轉化階段的間接機理，建立甲醇轉化反應完整的反應歷程。此前在MTO反應穩定階段烴池（Hydrocarbon Pool）機理的研究中，研究人員曾直接捕捉到最為重要的反應中間物種——苯基和環戊烯基碳正離子中間體，并確定了分子篩催化甲醇制烯烴的催化循環途徑（J. Am. Chem. Soc. 2012，134（2），836—839；Angew. Chem. Int. Ed. 2013，52(44)，11564-11568）。這些工作豐富了C1催化化學的基本理論，也對MTO的工業應用具有重要的促進和支撐作用。

上述研究工作得到國家自然科學基金、中科院前沿科學重點研究項目、能源材料化學協同創新中心(iChEM)和中科院青年創新促進會的資助與支持。

(關鍵字：甲醇 甲醇制烯烴)