近日，我所低碳催化与工程研究部（DNL12）徐舒涛研究员、魏迎旭研究员、刘中民院士团队发表综述文章，系统评述了固体核磁共振（ssNMR）技术在甲醇制烯烃（MTO）和二甲醚羰基化（DME carbonylation，甲醇制乙醇工业过程的关键反应）等工业反应机理研究中的关键作用，深入阐述了该技术在连接分子尺度基础研究与工业应用之间的关键桥梁作用。
在传统石油路线日益受限背景下，以甲醇为核心的C1平台分子的转化技术，已成为非石油路线制备基础化学品的重要替代方案。DNL12团队长期深耕于分子筛催化甲醇转化体系的基础与应用研究，经过近40年的持续攻关，成功推动甲醇制烯烃（DMTO）和煤基乙醇（DMTE）技术实现大规模工业化应用。在这一过程中，以ssNMR为代表的先进原位谱学技术为深入理解催化反应机理提供了关键的科学依据。
该综述系统梳理了ssNMR技术在MTO与DME羰基化过程关键催化机理和催化材料研究方面的应用，旨在以谱学技术为纽带，进一步理解基础研究与工业实践的关联与差异，为复杂多相催化过程的科学认识与高效开发提供坚实的理论基础。该综述回顾了近十年ssNMR技术在揭示反应关键中间体、阐明动态催化反应机制、解析反应物与活性中心相互作用、认识分子筛的扩散行为、理解水分子在反应中的特殊作用等核心科学问题上的关键贡献。其中，原位ssNMR技术提供的反应条件下的动态信息，成为研究多相催化反应机理的有力工具。同时，二维ssNMR能够在分子/原子尺度揭示主-客体相互作用机制，为解析催化反应路径和表界面相互作用提供了关键依据。此外，该综述还特别以H-SAPO-34 和 H-MOR分子筛为例，阐明了分子筛的骨架结构、酸性特征及孔道限域效应对反应路径和产物选择性的决定性影响。最后，该综述提出，连接基础研究与工业应用的核心挑战在于验证实验室现象与工业环境的相关性；强调基础研究既为工业过程提供理论支撑，又需借鉴实践反馈持续优化理论体系，共同推动技术迭代与产业升级。
刘中民团队长期从事甲醇制烯烃和乙醇领域研究，致力于建立催化反应机理理论体系同时实现DMTO、DMTE技术持续创新。其中ssNMR为系统研究反应机理提供了关键表征手段，在包括MTO第一个C-C键生成直接机理（Angew. Chem. Int. Ed.，2017；ACS Catal.，2018；ACS Central Sci.，2021；Chem，2021；Acc. Chem. Res.，2023）、碳正离子捕捉和烯烃生成间接机理（J. Am. Chem. Soc.，2012；Angew. Chem. Int. Ed.，2013；ACS Catal.，2020）、积碳失活机理（J. Catal.，2018；Nat. Commun.，2020）、反应扩散机理（J. Catal.，2018；J. Catal.，2019）、笼控制择形催化原理（ACS Catal.，2015；ACS Catal.，2018；Natl. Sci. Rev.，2023；Chem. Commun.，2025），以及MOR分子筛活性位的精确表征与调控（Angew. Chem. Int. Ed.，2022；Angew. Chem. Int. Ed.，2022；ACS Catal.，2022；J. Phys. Chem. Lett.，2022）等方面取得了系列研究成果。
该综述以“Bridging Molecular Mechanism and Industrial Process of Zeolite-catalyzed Methanol Conversion to Olefins and Ethanol by Advanced Solid-state NMR Spectroscopy”为题，发表在《化学学会评论》（Chemical Society Reviews）上。该文章的第一作者是DNL1201组博士后牛晶和博士研究生丁鑫芝。上述工作得到国家自然科学基金委“分子筛催化材料的分子工程学”基础科学中心项目、国家自然科学基金委“甲醇及其耦合反应催化原理及新过程应用”重大项目等项目的资助。（文/图 牛晶、丁鑫芝、徐舒涛）
