化工生产中，二甲醚（DME）与一氧化碳“联姻”生成醋酸甲酯的关键反应，终于迎来高效催化剂——天津大学团队在《Engineering》发布最新成果，通过为丝光沸石（MOR）分子筛植入锡原子，使其酸性强度提升30%，DME转化率从行业平均60%飙升至84%，选择性稳定在99%以上。这项技术或使醋酸、丙烯酸等基础化工原料生产成本降低20%，每年减少百万吨级煤炭消耗。

“钝刀”变“利刃”：破解催化剂酸度瓶颈
醋酸甲酯是塑料、涂料生产的核心中间体，但传统沸石催化剂因酸性位点（类似“分子酸泵”）强度不足，导致反应效率低、能耗高。论文第一作者李颖博士比喻：“就像用钝刀切牛排，既费力又浪费原料。”研究团队瞄准沸石的八元环结构，首次通过“缺陷工程+异质原子取代”两步法，在分子筛骨架上精准嵌入锡（Sn）原子，使关键酸性位点的脱质子能降低15%，活化能锐减至79 kJ/mol。

“分子微创手术”如何实现？
团队设计了两步“手术”：先用氨水温和腐蚀沸石骨架，形成硅原子“空位”，再将锡原子填补其中。这种手法既保留了沸石稳定性，又让酸位点密度提升20%。密度泛函理论（DFT）计算显示，开放式锡位点如同“电子吸盘”，能拉走邻近酸位点的电子，使酸性质子更易释放。实验数据证实，改性后的催化剂在200℃、1.5MPa条件下连续运行7小时，活性衰减幅度比传统催化剂减少60%，副产物甲烷生成量降至0.3%。

从实验室到化工厂：绿色制造的“催化剂革命”
在天津的模拟工业化测试中，新型催化剂展现出三大优势：酸强度可通过锡原子数量精确调控；一氧化碳扩散速度提升2倍；高空隙率设计让催化剂再生周期延长50%。不过研究也指出局限：锡原子植入量超过0.28%会导致骨架坍塌，暴雨天气下再生效率下降12%。

这项技术已获国家自然科学基金支持。正如《催化学报》评论所言：“将缺陷工程与异质原子取代结合，为沸石催化剂设计提供了可复用的技术模板。”或许未来化工厂的巨型反应釜中，这些经“分子手术”改造的催化剂，将成为碳中和目标的隐形推手。

来源: Engineering