炼化率飙升，武汉科技大学 破解烷烃催化难题，重塑石油化工核心技术

来自 实验室仪器网

武汉科技大学郑安民教授团队在国际顶级期刊《德国应用化学》发表突破性成果，颠覆石化催化领域传统认知，揭示分子筛邻近酸位点协同效应可显著提升轻质烷烃C–H键活化效率，为高效工业催化剂设计开辟全新路径。

轻质烷烃的高效活化是石油化工核心技术，长期以来学界与工业界普遍认为，催化活性由孤立布朗斯特酸位点强度决定。但分子筛酸性调控已接近理论极限，单纯提升酸强度无法继续突破效率瓶颈。针对这一难题，团队从原子尺度微环境入手，提出全新催化机制。

研究发现，经蒸汽处理的ZSM‑5分子筛中，部分水解骨架铝形成的B2位点与邻近经典布朗斯特酸B1位点，可构成空间邻近酸位协同微环境。B2位点的Al–OH基团优先吸附富集丙烷分子，邻近B1位点快速极化并活化C–H键，二者协同大幅加快反应速率。实验数据显示，丙烷转化率由传统催化剂的27.2%提升至37.5%，催化性能实现跨越式增强。

团队首次将多维固体核磁共振、原位红外二维相关光谱、密度泛函理论计算三者联用，直接观测并定量解析邻近酸位点的协同作用机制，从分子层面证实协同催化优于单一酸位强化。该成果推翻“酸强度决定活性”的传统认知，建立“位点协同决定效率”的新理论。

此项研究以原子级精准设计策略，突破传统催化剂性能天花板，对烷烃异构化、烷基化等关键工业过程具有重要应用价值，可显著提升炼化效率、降低能耗与成本。该技术无需复杂改性，仅通过结构调控即可实现性能跃升，具备工业化推广潜力。

作为第一单位，武汉科技大学此项成果标志着我国在分子筛催化基础研究领域进入国际前沿，为高端催化材料从“经验试错”转向“精准设计”提供关键理论支撑。

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