本文华算科技Lewis酸性位点的定义、电子结构原理、分类方法及量化表征技术。催化Lewis在体系中,能够接受电子对的化学物种碱则是。因此,酸性本质上是对是物种在形成配位键过程中的电子受体特性。
酸性位点(Lewis acidic sites)LewisLewis处的电子环境密切相关,其强度与该位点的有关。

Lewis2从量子化学角度来看,酸性位点的本质在于其存在LUMO,可接受来自碱的孤对电子。d轨道过渡金属p轨道反键轨道Lewis当一个化学位点的能级较低,其更容易接受电子,因此表现出更强的酸性。
正电性增强的中心原子因其更高的库仑吸引力而具有更强的酸性在多原子体系中,如配合物、固体表面或金属有机框架()中,Lewis酸性位点的电子结构不仅由中心原子决定,还受到邻近配体或环境中电子给体或吸电子基团的调控。,可对酸性位点的强度与选择性进行系统性调控。

Li-CO电池中Lewis酸性增强策略的示意图。(b)具有相同中心金属和配体但Lewis酸性不同的合成示意图。DOI: 10.1002/adfm.202504330
Lewis酸性位点的分类与构型特征
酸性位点可依据其形成方式与结构构型进行不同角度的分类。
Lewis裸金属离子例如过渡金属阳离子)。
配体未完全饱和的金属中心Lewis常与金属的配位数及配体的电子供给能力相在材料化学与表面科学中,酸性位点常存在于如氧化物表面或多孔材料的框架结构中。这类位点可根据其。
Lewis图3. 协同调控xCu/ZSM-5催化剂的氧空位和酸位增强氯苯氧化。DOI: 10.1016/j.apcatb.2025.125956
Lewis酸性位点可根据其分散程度分为。
分散中心多核结构Lewis图4. 原子级分散的Lewis酸性位点与聚离子液体协同催化CO环加成反应相关研究。DOI: 10.1016/j.apcatb.2022.121463
如何表征Lewis酸性位点
酸性位点在分子识别、催化活性中心构建及表面吸附等过程中具有关键功能。其强度与密度的准确表征,是理解和调控反应机理的基础。
Lewis红外光谱核磁共振XXPS中价层电子密度分布,以及中的电荷分布与函数分析。

Brønsted量化酸性需考虑两方面指标:第酸性位点的“强度”“密度”这两者共同决定了酸在实际体系中作为功能性中心的表现能力。计算化学中常通过能级、自然布居分析(NBO)或原子电荷分析Lewis图6. 通过理论计算分析了Hβ中Lewis和Brønsted酸对LiBH脱氢的催化机理。DOI: 10.1007/s12598-024-03136-3

NH程序升温吸附脱附原位红外(NH-TPD-IR