合成气由一氧化碳和氢气组成，可由各种含碳资源如煤、天然气 以及生物质等转化而得。合成气转化直接制高值化学品是含碳资源清 洁高效利用的重要途径，有利于促进我国能源化工往高端化、多元化、 低碳化发展。合成气催化转化最大的瓶颈问题为如何有效控制 C-O 键 的活化、C-C 键的形成、碳链增长及中止行为，进而实现对产物选择 性的有效调控。合成气转化过程放热强且涉及复杂的反应网络，多个 平行反应或二次反应同步进行，产物分布较为复杂。此外，合成气转 化过程常存在 CO2、CH4 等 C1 副产物选择性过高的问题，从而降低 整体过程碳效。为实现特定化学品的高选择性合成，需要同时考虑催 化科学及反应工程，通过从不同空间尺度精准构筑反应活性位结构及 介观环境，设计 CO 活化及转化新路径进而调控反应网络。本报告主 要围绕合成气高选择性转化制烯烃、高碳醇等化学品，阐述不同空间 尺度下的催化剂结构设计、产物选择性调控等方面的进展及面临的挑 战。

分子筛由于具有规整的亚纳米孔道结构、良好的水热稳定性、以 及可调变的表面酸性等优点已被广泛应用于各种工业催化过程。研究 分子筛催化剂活性中心的结构与性能、孔道限域效应以及催化反应机 理，建立催化剂的构-效关系，对于分子筛催化性能的改善以及新型催 化剂的研发都具有重要的意义。报告将介绍多共振与多维谱方法固体 核磁共振方法及其在分子筛催化研究中的应用，主要包括：（1）分子 筛催化剂活性位的精确表征以及活性位的协同作用研究；（2）分子筛 限域孔道中分子间相互作用表征；（3）原位 NMR 方法及其在分子筛 上低碳分子（甲烷、甲醇等）的活化与转化研究中的应用。

物质扩散传质规律及调控是多相催化反应过程的重要科学问题 之一。以分子筛为代表的多孔材料广泛应用于诸多工业多相催化过程， 但是其小于 2 纳米的微孔孔道存在着扩散限制问题，严重阻碍了有机 反应分子的传输及催化转化，大大降低了分子筛材料的催化性能。等 级孔材料是指在同一主体材料中具有两种或者两种以上孔道，且孔道 结构具有层次性、规则性及贯通性特征的一类多级孔材料。我们将高 效等级孔扩散体系引入到了分子筛材料中，构筑跨尺度贯通等级孔结 构，为克服传统微孔分子筛的扩散限制难题提供了有效的解决思路。 然而，等级孔分子筛的设计合成及催化应用仍然存在巨大的挑战。在 合成方法学上，精准合成及定量调控依然是一大难题，同时高效等级 孔扩散体系缺乏设计理论的支撑。近年来，我们发展了甘油半固相转 晶、纳米晶原位自组装和等级孔限域晶化等策略，获得一系列等级孔 分子筛材料，实现了等级孔道结构的可控调节，探究了等级孔结构对 扩散性能的促进机制以及与其催化性能的构效关系，并拓展了等级孔 分子筛单晶催化体系的研究。在此基础上，进一步探索高效等级孔扩 散结构的理性设计依据，指导高性能等级孔分子筛材料的合成。

分子筛催化剂的性能不仅决定于其晶体内活性中心的组成、所处 的反应气氛与热力学状态，还受其多级孔结构的极大影响。其中晶胞 内孔在埃量级，晶粒间隙在纳米量级，而部分通往催化剂颗粒表面的 孔道直径可达亚微米量级。这些孔道相互连通为复杂的网络，决定了 催化活性中心的分布以及反应与扩散过程的协调。只有在一个包含完 整孔径分布的足够大的体积单元中，反应与扩散的协调才能表现出稳 定的统计性质，这正是分子筛晶胞与催化剂颗粒整体间的介尺度。