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Confinement-Driven Dimethyl Ether Carbonylation in Mordenite Zeolite as an Ultramicroscopic Reactor
Accounts of Chemical Research ( IF 16.4 ) Pub Date : 2024-08-27 , DOI: 10.1021/acs.accounts.4c00389 Wei Chen 1 , Zhiqiang Liu 2 , Xianfeng Yi 3 , Anmin Zheng 2, 3
Accounts of Chemical Research ( IF 16.4 ) Pub Date : 2024-08-27 , DOI: 10.1021/acs.accounts.4c00389 Wei Chen 1 , Zhiqiang Liu 2 , Xianfeng Yi 3 , Anmin Zheng 2, 3
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The conversion of C1 molecules to methyl acetate through the carbonylation of dimethyl ether in mordenite zeolite is an appealing reaction and a crucial step in the industrial coal-to-ethanol process. Mordenite zeolite has large 12-membered-ring (12MR) channels (7.0 × 6.5 Å2) and small 8MR channels (5.7 × 2.6 Å2) connected by a side pocket (4.8 × 3.4 Å2), and this unique pore architecture supplies its high catalytic activity to the key step of carbonylation. However, the reaction mechanism of carbonylation in mordenite zeolite is not thoroughly established in that it is able to explain all experimental phenomena and improve its industrial applications, and the classical potential energy surface exerted by static density function theory calculations cannot reflect the reaction kinetics under realistic conditions because the diffusion kinetics of bulk DME (kinetic dimeter: 4.5 Å) and methyl acetate (MA, kinetic dimeter: 5.5 Å) were not well considered and their restricted diffusion in the narrow side pocket and 8MR channels may greatly alter the integrated kinetics of DME carbonylation in mordenite zeolite. Moreover, the precise illustration of the dynamic behaviors of the ketene intermediate and its derivatives (surface acetate and acylium ion) confined within various voids in mordenite has not been effectively portrayed.
中文翻译：
丝光沸石中约束驱动的二甲醚羰基化反应作为超微观反应器
通过丝光沸石中二甲醚的羰基化反应将 C1 分子转化为乙酸甲酯是一种有吸引力的反应，也是工业煤制乙醇过程中的关键步骤。丝光沸石具有大的 12 元环 （12MR） 通道 （7.0 × 6.5 Å2） 和小的 8MR 通道 （5.7 × 2.6 Å2），由侧袋 （4.8 × 3.4 Å2） 连接，这种独特的孔结构为羰基化的关键步骤提供了高催化活性。然而，丝光沸石中羰基化的反应机理尚未完全建立，因为它能够解释所有实验现象并改进其工业应用，静态密度函数理论计算施加的经典势能表面无法反映现实条件下的反应动力学，因为体 DME 的扩散动力学（动力学尺寸： 4.5 Å） 和乙酸甲酯 （MA，动力学二重：5.5 Å） 没有得到很好的考虑，它们在狭窄的侧袋和 8MR 通道中的限制扩散可能会极大地改变丝光沸石中 DME 羰基化的综合动力学。此外，限制在丝光毅中各种空隙内的乙烯酮中间体及其衍生物（表面乙酸盐和酰离子）的动态行为的精确说明尚未得到有效描述。
更新日期：2024-08-27
中文翻译：
丝光沸石中约束驱动的二甲醚羰基化反应作为超微观反应器
通过丝光沸石中二甲醚的羰基化反应将 C1 分子转化为乙酸甲酯是一种有吸引力的反应，也是工业煤制乙醇过程中的关键步骤。丝光沸石具有大的 12 元环 （12MR） 通道 （7.0 × 6.5 Å2） 和小的 8MR 通道 （5.7 × 2.6 Å2），由侧袋 （4.8 × 3.4 Å2） 连接，这种独特的孔结构为羰基化的关键步骤提供了高催化活性。然而，丝光沸石中羰基化的反应机理尚未完全建立，因为它能够解释所有实验现象并改进其工业应用，静态密度函数理论计算施加的经典势能表面无法反映现实条件下的反应动力学，因为体 DME 的扩散动力学（动力学尺寸： 4.5 Å） 和乙酸甲酯 （MA，动力学二重：5.5 Å） 没有得到很好的考虑，它们在狭窄的侧袋和 8MR 通道中的限制扩散可能会极大地改变丝光沸石中 DME 羰基化的综合动力学。此外，限制在丝光毅中各种空隙内的乙烯酮中间体及其衍生物（表面乙酸盐和酰离子）的动态行为的精确说明尚未得到有效描述。
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