离子液体辅助合成Fe-ZSM-5含铁分子筛 苯酚羟基化制二羟基苯催化性能研究

二羟基苯（邻苯二酚、对苯二酚）是化工、医药、染料等领域不可或缺的高附加值精细化工中间体，苯酚与过氧化氢直接羟基化反应，因工艺流程短、原子利用率高、环境友好，成为目前制备二羟基苯的主流绿色工艺路线。其中，含铁分子筛催化剂凭借反应条件温和、催化活性优异、水热稳定性好等优势，在该反应体系中展现出巨大的工业化应用潜力。 

但长期以来，该类催化剂的产业化落地始终面临两大核心瓶颈：一是铁活性位点的识别与归属存在极强的复杂性，传统表征技术难以精准区分分子筛体系中的单核铁与双核铁物种，导致催化剂构效关系的研究长期无法突破，难以开展定向的性能优化；二是现有铁基分子筛催化剂普遍存在二羟基苯选择性偏低的问题，副反应多、产物分离成本高，严重制约了其工业应用。

针对上述行业痛点，兰州理工大学赵新红教授团队创新性地结合离子液体辅助分子筛合成技术，提出了一种 “差异比较策略”，实现了 Fe-ZSM-5 分子筛中活性铁物种的精准分离、鉴定与可控构筑，为高性能苯酚羟基化催化剂的设计开发提供了全新思路。团队借助离子液体独特的结构导向效应、溶剂化效应与金属配位调控能力，在分子筛晶化转变过程中精准调控铁物种的存在形式、配位环境与分散程度，制备得到一系列铁物种结构具有显著差异的 Fe-ZSM-5 分子筛催化剂，为后续活性位点的精准鉴定奠定了核心的样品基础。

该研究工作不仅破解了含铁分子筛催化剂活性位点精准识别的行业痛点，明确了苯酚羟基化反应的催化作用机制，更确立了铁活性物种与分子筛局部酸性微环境协同设计的关键原则。同时，离子液体辅助的分子筛可控合成策略，也为其他金属改性分子筛催化剂的定向设计与性能优化提供了通用方法，有力推动了高性能铁基分子筛催化剂在精细化工绿色合成领域的工业化发展进程。

来源：ACS. Catal.

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.6c00216