離子液體輔助合成Fe-ZSM-5含鐵分子篩 苯酚羥基化制二羥基苯催化性能研究

二羥基苯（鄰苯二酚、對苯二酚）是化工、醫藥、染料等領域不可或缺的高附加值精細化工中間體，苯酚與過氧化氫直接羥基化反應，因工藝流程短、原子利用率高、環境友好，成為目前制備二羥基苯的主流綠色工藝路線。其中，含鐵分子篩催化劑憑借反應條件溫和、催化活性優異、水熱穩定性好等優勢，在該反應體系中展現出巨大的工業化應用潛力。 

但長期以來，該類催化劑的產業化落地始終面臨兩大核心瓶頸：一是鐵活性位點的識別與歸屬存在極強的復雜性，傳統表征技術難以精準區分分子篩體系中的單核鐵與雙核鐵物種，導致催化劑構效關系的研究長期無法突破，難以開展定向的性能優化；二是現有鐵基分子篩催化劑普遍存在二羥基苯選擇性偏低的問題，副反應多、產物分離成本高，嚴重制約了其工業應用。

針對上述行業痛點，蘭州理工大學趙新紅教授團隊創新性地結合離子液體輔助分子篩合成技術，提出了一種 “差異比較策略”，實現了 Fe-ZSM-5 分子篩中活性鐵物種的精準分離、鑒定與可控構筑，為高性能苯酚羥基化催化劑的設計開發提供了全新思路。團隊借助離子液體獨特的結構導向效應、溶劑化效應與金屬配位調控能力，在分子篩晶化轉變過程中精準調控鐵物種的存在形式、配位環境與分散程度，制備得到一系列鐵物種結構具有顯著差異的 Fe-ZSM-5 分子篩催化劑，為后續活性位點的精準鑒定奠定了核心的樣品基礎。

該研究工作不僅破解了含鐵分子篩催化劑活性位點精準識別的行業痛點，明確了苯酚羥基化反應的催化作用機制，更確立了鐵活性物種與分子篩局部酸性微環境協同設計的關鍵原則。同時，離子液體輔助的分子篩可控合成策略，也為其他金屬改性分子篩催化劑的定向設計與性能優化提供了通用方法，有力推動了高性能鐵基分子篩催化劑在精細化工綠色合成領域的工業化發展進程。

來源：ACS. Catal.

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.6c00216