本团队近日在《化学工程杂志》（Chemical Engineering Journal）发表最新研究，系统揭示了在Au/TS-1催化剂上丙烯与氢气、氧气反应生成环氧丙烷（HOPO）过程中，副产物丙烯醛的生成路径并非仅限于金表面，而是存在一条此前未被认知的“第二条路径”——在TS-1分子筛微孔内，生成的环氧丙烷（PO）可直接被氧气进一步转化为丙烯醛。这一发现为优化催化剂结构、提高环氧丙烷选择性提供了重要的理论与实验依据。

        传统研究普遍认为，丙烯醛仅通过金纳米颗粒表面的丙烯直接氧化生成。然而，该团队通过对比具有不同金分布和孔道结构的催化剂（Au/TS-1与孔道阻塞型Au/TS-1-B），发现二者在丙烯醛生成动力学行为上存在显著差异。进一步的实验证实，在具有丰富微孔的TS-1上，PO能在无金参与的情况下，直接被氧气氧化生成丙烯醛；而在无微孔的TS-1-B或纯硅S-1上，该路径几乎不存在。

        研究还指出，丙烯醛的生成实际上是一个并行-串联反应网络的结果：除了金表面的丙烯直接氧化（路径1），还有微孔内PO的二次转化（路径2）。金的位置分布（孔内金vs. 表面金）显著影响PO在孔道中的滞留与转化，进而调控丙烯醛的生成速率与选择性。

        该研究不仅深化了对丙烯环氧化复杂反应网络的理解，也为理性设计高选择性金-钛双功能催化剂提供了新思路：通过调控金的分布、优化载体孔道结构，可有效抑制丙烯醛生成，提升环氧丙烷产率与催化体系的经济性。

        本工作得到了国家自然科学基金重点项目和国家重点研发计划项目支持。

论文信息：

        Wei Du et al., Chemical Engineering Journal, 487(2024), 150512.

        DOI: 10.1016/j.cej.2024.150512