科學網—提出乙炔選擇性加氫催化劑設計新策略

2021-01-17 科學網

 

乙炔選擇性加氫催化劑設計概念圖

本報訊 近日，華東理工大學化工學院、化學工程聯合國家重點實驗室催化反應工程團隊在乙炔選擇性加氫Pd催化劑次表面結構調控和Ni催化劑活性位點設計方面取得研究進展，相關成果分別發表於中國工程院院刊《工程》和《德國應用化學》。

研究人員從金屬催化劑次表面結構調控入手，採用XAS、原位XRD、程序升溫技術和DFT計算相結合的研究方法，發現了以納米炭材料為載體製備的Pd催化劑次表面存在C原子。通過向炭載體中引入石墨氮物種，進一步調變Pd活性位點電子結構，將乙烯選擇性進一步提高約30%。同時，從金屬催化劑活性位點設計入手，創新提出通過構築結構穩定、長程有序Ni-Ga金屬間化合物實現Ni活性位點原子級精準調控策略。

理論計算結果表明，相比於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鍵模式擇優吸附，表現出顯著提高的乙烯選擇性；實現了粒徑相似Ni、Ni5Ga3和NiGa納米催化劑的可控制備，發現NiGa金屬間化合物催化劑中Ni活性位點處於完全孤立狀態，且乙炔和乙烯分子通過π鍵構型吸附。性能考評結果表明，Ni位點完全隔離的NiGa催化劑乙烯選擇性顯著高於對比催化劑，證實了理論預測結果。（潘聰聰 黃辛）

相關論文信息：

https://doi.org/10.1016/j.eng.2020.06.023

https://doi.org/10.1002/ange.202004966

《中國科學報》 (2021-01-05 第4版 綜合)

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