新型高密度“動態三原子”加氫催化劑問世

2021年07月27日13:30

原標題:新型高密度“動態三原子”加氫催化劑問世

中新網合肥7月27日電 (記者 吳蘭)記者27日從中國科學技術大學獲悉,該校路軍嶺教授與李微雪教授、韋世強教授等課題組密切合作,首次設計出一種高密度、抗積碳鎳銅“動態三原子”新型非貴金屬催化劑。

  相關成果7月26日在線發表於《自然·納米技術》(Nature Nanotechnology)。

  低碳烯烴是石油化工中的核心平台小分子。石腦油裂解製備的低碳烯烴,通常含有微量乙炔和1,3丁二烯分子,嚴重影響其下遊應用。選擇性加氫是去除烯烴中微量乙炔(或1,3丁二烯)的一項關鍵純化技術,其工業催化劑通常是鈀基貴金屬催化劑。開發出高效非貴金屬催化劑,同時避免催化劑燒結和積碳,是一項重要科學難題。

  路軍嶺教授團隊通過協同金屬-載體相互作用和原子限域,在石墨型氮化碳載體上,製備出一種高密度鎳銅三原子催化劑。在富乙烯氛圍的乙炔(或1,3丁二烯)選擇性加氫反應中,該催化劑在活性、選擇性、穩定性方面表現出優異的催化性能,遠遠優於鎳單原子催化劑。測試表明,該催化劑在反應過程中基本沒有積碳的生成。

  多種表徵和李微雪教授團隊理論計算表明,活性金屬鎳原子通過羥基被限域在兩個銅原子位點中間,形成一種線式結構,鎳原子位點在加氫反應中可以發生動態結構變化。這種動態結構變化,不僅可以改進催化劑對反應分子的吸附從而提高催化活性,而且可以維持高穩定性,而單鎳位點則使得該催化劑表現出高選擇性和高抗積碳性能。

  路軍嶺教授表示,這一策略為未來設計高效、穩定且低成本的工業加氫催化劑提供了新思路。

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