-華東理工大學(xué)乙炔選擇性加氫催化劑設(shè)計獲新進(jìn)展

?
?
?
乙烯工業(yè)是石油化工產(chǎn)業(yè)的核心，乙炔選擇性加氫是石腦油裂解制備聚合級乙烯的關(guān)鍵技術(shù)之一。近日，華東理工大學(xué)化工學(xué)院、化學(xué)工程聯(lián)合國家重點實驗室催化反應(yīng)工程團(tuán)隊教授段學(xué)志、博士曹約強(qiáng)等在乙炔選擇性加氫Pd催化劑次表面結(jié)構(gòu)調(diào)控和Ni催化劑活性位點設(shè)計方面取得了重要研究進(jìn)展，相關(guān)成果分別發(fā)表于中國工程院院刊《工程》和《德國應(yīng)用化學(xué)》。
?
針對這一反應(yīng)，研究人員從金屬催化劑次表面結(jié)構(gòu)調(diào)控入手，采用XAS、原位XRD、程序升溫技術(shù)和DFT計算相結(jié)合的研究方法，發(fā)現(xiàn)了以納米炭材料為載體制備的Pd催化劑次表面存在C原子。該次表面C原子能顯著抑制Pd催化劑次表面氫物種的生成、促進(jìn)目標(biāo)產(chǎn)物乙烯的脫附，顯著提高乙烯選擇性。通過向炭載體中引入石墨氮物種，能進(jìn)一步調(diào)變Pd活性位點電子結(jié)構(gòu)，將乙烯選擇性進(jìn)一步提高約30%。此外，催化劑次表面結(jié)構(gòu)調(diào)控策略也被應(yīng)用于不飽和醛選擇性加氫催化劑設(shè)計及調(diào)控，即通過在Cu催化劑次表面引入Pt物種，創(chuàng)制了高活性和高選擇性CuPt_x單原子合金加氫催化劑。
?
同時，研究人員從金屬催化劑活性位點設(shè)計入手，創(chuàng)新提出通過構(gòu)筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、長程有序Ni-Ga金屬間化合物實現(xiàn)Ni活性位點原子級精準(zhǔn)調(diào)控策略。理論計算結(jié)果表明：相比于Ni和Ni5Ga3催化劑，NiGa催化劑中Ni活性位點被Ga完全隔離，使得乙炔和乙烯分子以π鍵模式擇優(yōu)吸附，表現(xiàn)出顯著提高的乙烯選擇性。基于層狀雙金屬氫氧化物（LDHs）層板陽離子的可調(diào)性，實現(xiàn)了粒徑相似Ni、Ni5Ga3和NiGa納米催化劑的可控制備，并結(jié)合球差電子顯微鏡和XAS等表征技術(shù)，發(fā)現(xiàn)NiGa金屬間化合物催化劑中Ni活性位點處于完全孤立的狀態(tài)，且乙炔和乙烯分子通過π鍵構(gòu)型吸附。
?
性能考評結(jié)果表明，Ni位點完全隔離的NiGa催化劑乙烯選擇性顯著高于對比催化劑，證實了理論預(yù)測的結(jié)果。



關(guān)注【深圳科普】微信公眾號，在對話框：
回復(fù)【最新活動】，了解近期科普活動
回復(fù)【科普行】，了解最新深圳科普行活動
回復(fù)【研學(xué)營】，了解最新科普研學(xué)營
回復(fù)【科普課堂】，了解最新科普課堂
回復(fù)【科普書籍】，了解最新科普書籍
回復(fù)【團(tuán)體定制】，了解最新團(tuán)體定制活動
回復(fù)【科普基地】，了解深圳科普基地詳情
回復(fù)【觀鳥知識】，學(xué)習(xí)觀鳥相關(guān)科普知識