多环芳烃化合物（polycyclic aromatic hydrocarbon, PAH）在积碳和催化剂的失活过程中是关键步骤，和烟煤生成的过程类似，是一种芳烃产物的聚合反应过程。此外，在分子筛中的孔道中进行的反应，PAH对催化反应过程产生影响，会造成催化剂的失活。

由于分析催化剂中原位生成的产物具有较大难度，因此对于PAH反应机理难以弄清楚。大连化物所刘中民、魏迎旭通过先进的测试方法研究了多环芳烃PAH生成积碳和催化剂的失活中的关键步骤，具体包括同位素标记的MALDI FT-ICR质谱方法对反应机理进行研究。研究了以SAPO-34分子筛为模型催化剂进行的MTO（methanol to olefin）作为模型反应中的机理。

本文要点：

（1）通过氢氟酸溶解-CCl₄萃取方法对沉积的碳物种进行标定。通过GC-MS方法对萃取得到的碳物种进行分析。在475 ℃中进行MTO催化反应，并对不同反应时间中收集的积碳物种进行分析（5 min，30 min，55 min，130 min）。

（2）通过¹³C-标记的甲醇和氘代甲醇进行催化反应，并通过MS分析，发现几种产物：C₂₇H₁₆，C₄₃H₂₂，C₅₆H₂₈。通过类似的过程对其他几种分子筛进行分析：SAPO-35，SAPO-18，DNL-6。

        通过密度泛函理论（DFT），可以根据CHA笼的大小分析产物的最大结构，发现高密度的芳烃分子（比芘分子更大的）难以在CHA型笼中生成，因为热力学上的不稳定性导致。

（3）通过以上研究，作者认为包含芴、菲、芘结构的非线性交联分子更容易在SAPO-34催化剂的壳层中沉积，是导致催化剂活性降低的主要原因。

参考文献

Nan Wang, Yuchun Zhi, Yingxu Wei*, Wenna Zhang, Zhiqiang Liu, Jindou Huang, Tantan Sun, Shutao Xu, Shanfan Lin, Yanli He, Anmin Zheng, Zhongmin Liu*

Molecular elucidating of an unusual growth mechanism for polycyclic aromatic hydrocarbons in confined space

Nat Commun 2020, 11, 1079. DOI: 10.1038/s41467-020-14493-9

https://www.nature.com/articles/s41467-020-14493-9