生物质是一种取之不尽、用之不竭的可再生资源，同时也是唯一一种可再生的碳资源，将其选择性地转化为燃料或化学品需开发高效催化剂和催化工艺，这也是化学与能源领域中面临的重大挑战。锡负载Beta沸石分子筛（Sn-β）是一种重要的固体酸催化剂，在生物质转化中表现出优异而独特的反应活性。然而，由于Sn在分子筛中的含量很低（一般< 2%），再加上不同Sn活性物种的化学环境非常类似，造成其谱学观测和分辨存在很大的困难。这使得人们对其活性中心的结构还没有明确的认识，在一定程度上制约了对于这类高性能催化剂的开发。

　　针对沸石分子筛上金属活性中心，在前期研究中，该研究团队利用所发展的¹H-X（X代表金属核）双共振固体NMR实验技术直接观测了Zn、Ga负载ZSM-5分子筛上Brønsted酸性质子与Zn或Ga物种之间的相互作用，证实了协同活性中心的存在并阐明了其协同作用机制（Angew. Chem. Int. Edit.2016, 55, 15826，ACS Catal.2017, 69）。

　　在该项研究工作中，研究团队的齐国栋、王强副研究员等人发展了高转速下的¹H检测的二维异核相关固体MAS NMR技术，通过建立羟基基团与Sn金属核的关联，实现了对Sn-β分子筛催化剂上SnOH活性物种的直接观测（图1）。发现在Sn-β分子筛上除了存在四配位的Closed Sn物种外，还存在两种具有SnOH结构的Open Sn物种, 并给出了Open和Closed Sn物种之间的存在可逆转化的直接实验证据（图2）。基于¹H/¹¹⁹Sn二维相关谱NMR实验结果，确定了Closed和Open 两种Sn物种的具体含量。

　　该研究结果揭示了Sn-β分子筛上金属活性中心的结构及性质，对于理解并发展高效生物质转化催化剂具有重要意义。同时，该项工作是首次利用1H检测固体NMR技术对沸石分子筛催化剂上低含量金属活性中心进行表征，为类似金属（Ti、Zr）负载沸石分子筛催化剂上活性中心的研究提供了新手段。

　　研究工作得到了国家自然科学基金委、中国科学院以及湖北省科技厅的支持。

　　附：论文链接

图1. Sn-β分子筛上锡物种的质子检测¹H/¹¹⁹Sn二维相关固体NMR谱图