近日，中国科学院山西煤炭化学研究所张清德、张俊峰研究团队，在甲醇与乙酸一步高选择性合成丙烯酸及其甲酯研究中取得重要进展。研究成果以 “A Cu-incorporated NASICON catalyst executing one-step conversion of methanol and acetic acid to acrylic acid and its esters” 为题，在国际高水平期刊Chinese Journal of Catalysis 发表。

丙烯酸是重要大宗化学品，工业上主要采用石油路线（丙烯氧化法）生产。基于我国“富煤、贫油、少气”的资源禀赋，开发煤基丙烯酸合成路线具有重要战略意义。相比较目前甲醛与乙酸羟醛缩合路线，甲醇和乙酸为原料合成丙烯酸的路径，具有反应流程短、成本低、反应安全、稳定等优势，极具应用潜力。

然而，直接合成路线涉及甲醇脱氢生成甲醛、甲醛与乙酸经羟醛缩合生成丙烯酸两步反应，这两个反应所需的活性中心不同，反应温度相差较大，实现目标产物的高效合成面临挑战，难点在于兼具脱氢和羟醛缩合活性位且协同匹配的高性能双功能催化剂体系的构建。

钠超离子导体（H1-xTi2(PO4)3-x(SO4)x）凭其独特的磷酸盐晶体结构，在小分子醇类脱氢及酸碱催化方面展现出应用潜力。鉴于此，本工作在前期研究的基础上，采用Cu浸渍NASICON材料的方法，构建了兼具氧化还原性和酸碱性的双功能催化剂（CuO-NSC），并用于甲醇、乙酸一步合成丙烯酸（AA）及其甲酯(MA)。结果表明， NASICON材料在引入Cu组分后, 目标产物AA+MA的选择性得到大幅提升，在2.5wt%CuO-NSC催化剂上，AA+MA的选择性达56.3%, 明显高于此前报道的33%，且丙烯酸、丙烯酸甲酯、乙酸甲酯三者的总选择性高达96.0%。

通过X-射线衍射、X-射线光电子能谱、X-射线吸收精细结构、NH3/CO2-程序升温脱附及原位漫反射红外光谱等表征和系列实验设计，发现NASICON基底材料促进了更多Cu+物种的形成，该物种是甲醇氧化脱氢为甲醛的关键活性位；适量Cu的引入在一定程度上调节了NASICON材料表面原有的酸碱位，特别是增加了中等强度酸性和碱性位点的密度，这些位点对于后续乙酸和甲醛羟醛缩合反应至关重要。催化剂的优异活性归因于氧化位点和酸碱位点之间良好的协同效应。