近日，瑞士苏黎世联邦理工学院、德国科隆大学、德国Fritz Haber研究所以及巴斯夫公司的一项联合研究表明，工业催化剂钛硅沸石-1(TS-1)在丙烯转化为环氧丙烷(PO)反应中的活性位点是双核的，含有两个钛原子，且具有协同效应，而非普遍认知的单核，只有一个孤立的钛原子。相关研究成果发表在《自然》杂志。

TS-1是一种以钛原子取代分子筛骨架中的硅或铝原子而形成的含四配位钛的杂原子分子筛。它的发现为研究高选择性的烃类氧化反应和开发环境友好工艺奠定了基础，被认为是20世纪80年代沸石催化的里程碑。

新认知：TS-1的活性位点是双核的，含有两个钛原子。该联合研究团队使用固态17O核磁共振(17O NMR)光谱技术，结合一系列其他分析技术和计算模型，探究了TS-1的活性位点，结论如下：①合成了一组具有不同钛含量的催化活性TS-1材料，并将其与H2O2反应，其中两个氧原子均为17O。使用17O NMR观察到的反应中间体的光谱特征与Berkessel-Katsuki环氧化催化剂类似，这是一种可溶解的钛催化剂，能促进环氧化反应，并具有双核活性位点(即活性位含有两个钛原子)，表明TS-1中的活性位点也是双核的。②研究者使用计算模型来计算与H2O2反应在TS-1中形成的钛物种的17O NMR光谱，证实了观察到的17O NMR谱可能是由双核物质产生的。结合紫外-可见漫反射光谱和拉曼光谱表征结果，研究人员得出结论，TS-1中的活性位点由夹在两个钛离子之间的过氧基物种组成。③使用计算模型来评估TS-1中的双核钛位点是否可以在H2O2存在下激活丙烯进行环氧化反应，结果表明，模拟的双核位点确实促进了丙烯环氧化的有利反应途径，从而证实这些双核位点是TS-1催化剂的活性中心。

催化剂TS-1的活性位点研究获进展，有望为改进和开发其他均质或异质催化剂提供参考。

[中国石化有机原料科技情报中心站供稿]