JACS：酸性分子筛诱导水分子形成水合氢离子H3O+

JACS：酸性分子筛诱导水分子形成水合氢离子H3O+

分子筛是微孔硅铝晶体，分子筛广泛应用于从生物、化石原料转化为清洁可持续能源载体和化学品。           有鉴于此，北京大学刘海超教授、加州大学伯克利分校Enrique Iglesia教授等报道分子筛通过作为弱多质子酸的重要作用，而且能够促进液态水的骨架外H3O+分子解离。           

本文要点：

1）对H3O+的解离程度取决于H3O+的共轭骨架阴离子所需要的能量，因为解离程度增加导致晶体之间的电荷密度提高产生排斥相互作用，因此质子发生脱附。         

2）通过考虑了分子筛浓度、Al原子密度、骨架结构等因素的静电排斥模型，能够准确的描述溶液H3O+的解离程度。通过最广泛的生物聚合物纤维素的水解反应作为模型反应，这项研究展示分子筛催化剂只能以与水相浓度严格的比例的反应速率在晶体外产生H3O+，但是骨架结构或者Al原子含量不同都不影响产生较小的纤维素低聚物。               

研究结果和机理解析实现了将溶液体系的固态酸、液态酸之间搭建桥梁，而且给出了固体酸催化反应物难以持久以及反应物无法进入孔隙内。

参考文献

Yue Liu, Chen Luo, Shuai Wang, Enrique Iglesia*, and Haichao Liu*, Acid Catalysis Mediated by Aqueous Hydronium Ions Formed by Contacting Zeolite Crystals with Liquid Water, J. Am. Chem. Soc. 2024

DOI: 10.1021/jacs.4c11705

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c11705

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