近日(ri)，大連(lian)化物(wu)所(suo)甲(jia)醇制(zhi)烯烴(ting)國家工(gong)程(cheng)實(shi)驗室葉(ye)茂(mao)研究(jiu)員(yuan)、劉中(zhong)民(min)院(yuan)士(shi)團(tuan)隊(dui)和(he)分(fen)子探針(zhen)與(yu)熒光成(cheng)像(xiang)研究(jiu)組(zu)（1818組(zu)）徐兆超研究(jiu)員(yuan)團隊(dui)合(he)作，采(cai)用(yong)多尺度(du)反(fan)應-擴(kuo)散(san)模(mo)型與(yu)超分(fen)辨結構(gou)照明成(cheng)像(xiang)技(ji)術結合(he)，實(shi)現(xian)了(le)甲醇(chun)制(zhi)烯烴(ting)工(gong)業(ye)級別(bie)SAPO-34分(fen)子篩晶(jing)體內反(fan)應(ying)與(yu)擴(kuo)散(san)過(guo)程(cheng)成(cheng)像(xiang)，可以(yi)直(zhi)觀獲(huo)取反(fan)應過(guo)程(cheng)中(zhong)客體分(fen)子、積碳(tan)物(wu)種(zhong)以(yi)及(ji)酸性(xing)位(wei)點的(de)時空分(fen)布(bu)與(yu)演(yan)化。

甲醇(chun)制(zhi)烯烴(ting)打(da)通(tong)了(le)煤(mei)、天(tian)然(ran)氣以(yi)及(ji)生(sheng)物(wu)質(zhi)等非(fei)石(shi)油(you)原料生(sheng)產(chan)低(di)碳(tan)烯(xi)烴(ting)的(de)技(ji)術路線，已經(jing)成(cheng)為我(wo)國(guo)乙烯丙烯等大宗(zong)化學品的(de)重要(yao)生(sheng)產(chan)方(fang)式。甲醇(chun)制(zhi)烯烴(ting)反應(ying)采(cai)用(yong)的(de)分(fen)子篩催(cui)化劑，由(you)於(yu)獨特(te)的(de)孔(kong)道(dao)結(jie)構(gou)限(xian)制(zhi)了(le)分(fen)子傳質(zhi)，使(shi)得(de)其(qi)在(zai)實(shi)現(xian)較高低(di)碳(tan)烯(xi)烴(ting)選擇(ze)性(xing)的(de)同(tong)時也加(jia)快(kuai)了(le)催(cui)化劑積碳(tan)失(shi)活。因(yin)此(ci)，獲(huo)取分(fen)子篩晶(jing)體內由(you)於(yu)傳(chuan)質(zhi)限(xian)制(zhi)導(dao)致的(de)反(fan)應(ying)物(wu)和(he)產(chan)物(wu)的(de)時空非(fei)均(jun)勻(yun)分(fen)布(bu)，對於(yu)理解催(cui)化劑積碳(tan)失(shi)活機理具有(you)重要(yao)意義(yi)。目(mu)前常(chang)用(yong)的(de)時空分(fen)辨光譜(pu)成(cheng)像(xiang)技(ji)術很難同(tong)時獲(huo)取催(cui)化過(guo)程(cheng)中(zhong)分(fen)子篩晶(jing)體內反(fan)應(ying)物和(he)產(chan)物(wu)分(fen)子、積碳(tan)物(wu)種(zhong)以(yi)及(ji)酸性(xing)位(wei)點的(de)完(wan)整(zheng)時空演(yan)化信息(xi)。

葉(ye)茂(mao)、劉(liu)中(zhong)民(min)團(tuan)隊(dui)對甲(jia)醇制(zhi)烯烴(ting)過(guo)程(cheng)進行了(le)深(shen)入研究(jiu)，發展了(le)基(ji)於(yu)雙(shuang)環反(fan)應(ying)機理的(de)反(fan)應(ying)動力(li)學(xue)（Chemical Engineering Journal, DOI: 10.1016/j.cej.2017.04.041；AIChE Journal, DOI: 10.1002/aic.16439），並(bing)提出(chu)了(le)分(fen)子篩晶(jing)體中(zhong)分(fen)子擴(kuo)散(san)的(de)定(ding)量(liang)描述方(fang)法(fa)（Communication Chemistry, DOI: 10.1038/s42004-019-0144-1; AIChE Journal, DOI: 10.1002/aic.16991），據(ju)此(ci)建立了(le)分(fen)子篩晶(jing)體尺(chi)度(du)和(he)催(cui)化劑顆粒(li)尺度(du)的(de)多(duo)尺(chi)度(du)反(fan)應-擴(kuo)散(san)模(mo)型（Chemical Engineering Science, DOI: 10.1016/j.ces.2016.03.004；Chemical Engineering Journal, DOI: 10.1016/j.cej.2018.08.054）。

最近，該(gai)團隊(dui)將多(duo)尺(chi)度(du)反(fan)應-擴(kuo)散(san)模(mo)型與(yu)超分(fen)辨結構(gou)照明成(cheng)像(xiang)相結(jie)合(he)，實(shi)現(xian)了(le)甲醇(chun)制(zhi)烯烴(ting)工(gong)業(ye)級別(bie)SAPO-34分(fen)子篩晶(jing)體內反(fan)應(ying)與(yu)擴(kuo)散(san)過(guo)程(cheng)成(cheng)像(xiang)，可直(zhi)接(jie)獲(huo)取反(fan)應中(zhong)反(fan)應(ying)物(wu)和(he)產(chan)物(wu)分(fen)子、積碳(tan)物(wu)種(zhong)以(yi)及(ji)酸性(xing)位(wei)點的(de)時空分(fen)布(bu)與(yu)演(yan)化。研究(jiu)發現，在(zai)甲醇制(zhi)烯烴(ting)過(guo)程(cheng)中(zhong)，分(fen)子篩的(de)晶(jing)體粒(li)度(du)可以(yi)改(gai)變(bian)活性(xing)中(zhong)間(jian)體(ti)（芳烴(ting)烴(ting)池(chi)物(wu)種）的(de)空(kong)間(jian)初(chu)始落(luo)位(wei)，直接(jie)決定(ding)客體分(fen)子與(yu)催(cui)化劑中(zhong)酸(suan)性(xing)位(wei)點以(yi)及(ji)活性(xing)中(zhong)間(jian)體(ti)的(de)可接(jie)觸性(xing)和(he)利用(yong)率，從而對甲(jia)醇(chun)制(zhi)烯烴(ting)宏觀反(fan)應(ying)性(xing)能產(chan)生(sheng)顯(xian)著影(ying)響。該(gai)方(fang)法(fa)還被(bei)進壹(yi)步用(yong)於定(ding)量(liang)描述甲(jia)醇(chun)制(zhi)烯烴(ting)過(guo)程(cheng)分(fen)子篩催(cui)化劑快(kuai)速(su)失(shi)活的(de)過(guo)程(cheng)。該(gai)研究(jiu)實(shi)現(xian)了(le)介尺(chi)度(du)模(mo)型和(he)時空分(fen)辨光譜(pu)技(ji)術的(de)結(jie)合(he)，不僅能夠(gou)促(cu)進理(li)解甲醇(chun)制(zhi)烯烴(ting)過(guo)程(cheng)分(fen)子篩催(cui)化劑反應擴(kuo)散(san)歷(li)程(cheng)，對(dui)分(fen)子篩催(cui)化劑設(she)計和(he)甲醇(chun)制(zhi)烯烴(ting)工(gong)藝過(guo)程(cheng)優(you)化具(ju)有(you)重要(yao)意義(yi)，同(tong)時為研究(jiu)非(fei)均(jun)相(xiang)催(cui)化反(fan)應(ying)中(zhong)分(fen)子篩晶(jing)體中(zhong)客體分(fen)子時空演(yan)化行為(wei)提(ti)供(gong)了(le)新(xin)思路。