工业上重要的甲醇制烃（MTH）反应是由动态而复杂的自催化作用驱动和维持。迄今为止，人们尚未深入揭示MTH中自催化的整个分子路线和化学性质。

近日，中科院大连化物所刘中民院士，魏迎旭研究员，中科院武汉物理与数学研究所郑安民研究员报道了采用多技术、多尺度分析的方法，对HZSM-5沸石上发生的自催化反应网络多米诺骨牌级联进行了完整的理论描述。

文章要点

1）动力学分析、原位DRIFT、2D ¹³C−¹³C MAS NMR、电子态和投影态密度（PDOS）分析表明，二甲醚（DME）与表面甲氧基物种（SMS）反应生成初始烯烃而引发了自催化反应。

2）研究人员通过先进的从头计算分子动力学（AIMD）模拟在皮秒时间尺度上对这一过程进行operando跟踪和可视化。初始烯烃通过建立第一个自催化循环—烯烃为基础的循环来点燃自催化，随后是methylcyclopentenyl（MCP）物种和芳香族环状活性物种的形成。这样，活性位点完成了从质子酸位点到超分子活性中心的动态演化，这些活性中心被实验证明具有不断演化和流动的特征。

3）烯烃导向的和环物种导向的催化循环相互依赖地连接，以形成一个先前未确定的超循环，由一个“自私的”自催化循环（即，以低碳烯烃作为催化烯烃形成的自催化剂的基于烯烃的循环）和三个交叉催化循环（烯烃、MCP和芳香族物种作为自催化剂为彼此的形成起到催化作用）组成。

所揭示的动态自催化循环/网络将为用于MTH技术的催化剂设计和过程控制提供有力指导。

参考文献

Shanfan Lin, et al, Molecular Routes of Dynamic Autocatalysis for Methanol-to-Hydrocarbons Reaction, J. Am. Chem. Soc., 2021

DOI: 10.1021/jacs.1c03475

https://doi.org/10.1021/jacs.1c03475