硼基异相催化剂，比如六方BN、氧化硼等，在烷烃氧化脱氢制备烯烃的反应中有非常高的选择性，之前的相关表征一般通过¹¹B 固体NMR对硼催化剂中硼的氧化/水解情况进行表征。但是，由于¹¹B的I=3/2，导致其表现为四级核状态，因此NMR表征中通常有分辨率较低的缺点。由于35.2 T高磁场中能够抑制¹¹B NMR信号中的二阶四极展宽，因此能得到近似各向同性¹¹B 信号。有鉴于此，威斯康星大学-麦迪逊分校Ive Hermans，爱荷华州立大学Aaron J. Rossini等报道了在超高磁场（B₀=35.2 T）中表征BN纳米棒、掺B的MCM-22、担载于SiO₂上的硼在烷烃氧化脱氢制备烯烃的反应中结构/位点变化情况。通过二维1H-11B杂核相关NMR，对催化剂中的B-OH结构进行确认。

本文要点：

（1）

通过二维¹¹B 偶极双量子单量子同核相关NMR表征技术对几种异相催化剂中不同B原子之间联系进行表征。在BN纳米棒中，作者通过一维直接激发¹¹B NMR谱，对各种硼位点（BN₃、BN₂O、BNO₂、BO₃、BO₄）指认，发现在2 h ODH催化反应后，50 %的硼位点会发生完全（28 %）或部分（22 %）氧化。通过二维¹¹B{¹H}相关谱发现，大多数B-OH结构以[BO_x(OH)_3-x]结构存在。

（2）

通过二维¹¹B双极DQ-SQ酮和相关NMR谱中，体相BN核界面硼氧化物之间通过硼-硼连接；氧化/水解的硼物种通过BN₂O和BN连接，其中N原子共价键合在BN界面上，O原子共价键合在氧化/水解的硼物种中。

（3）

本文对催化剂中硼物种结构的详细表征，为开发更高催化活性的ODH催化剂给出了经验和指导，展示了超高磁场在材料结构表征中的重要性，促进超高固体NMR技术用于含四级核原子的材料表征。

参考文献

Ive Hermans,* Aaron J. Rossini* et. al. Structure Determination of Boron-Based Oxidative Dehydrogenation Heterogeneous Catalysts With Ultrahigh Field 35.2 T ¹¹B Solid-State NMR Spectroscopy, ACS Catal. 2020

DOI: 10.1021/acscatal.0c03762

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c03762