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(jí)乙烯的關(guān)鍵技術(shù)之一。近日，華東理工大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)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(diǎn)設(shè)計(jì)方面取得了重要研究進(jìn)展。
針對(duì)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(jì)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催化劑次表面存在碳原子。該次表面碳原子能抑制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(guò)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(diǎn)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(jì)及調(diào)控，即通過(guò)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CuPtx單原子合金加氫催化劑。
同時(shí)，研究人員從金屬催化劑活性位點(diǎn)設(shè)計(jì)入手，提出通過(guò)構(gòu)筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、長(zhǎng)程有序Ni-Ga金屬間化合物實(shí)現(xiàn)Ni活性位點(diǎn)原子級(jí)精準(zhǔn)調(diào)控策略。
理論計(jì)算結(jié)果表明：相比于Ni和Ni?Ga?催化劑，NiGa催化劑中Ni活性位點(diǎn)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(yáng)離子的可調(diào)性，實(shí)現(xiàn)了粒徑相似Ni、Ni?Ga?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(diǎn)處于完全孤立的狀態(tài)，且乙炔和乙烯分子通過(guò)π鍵構(gòu)型吸附。
性能考評(píng)結(jié)果表明，Ni位點(diǎn)完全隔離的NiGa催化劑乙烯選擇性顯著高于對(duì)比催化劑，證實(shí)了理論預(yù)測(cè)的結(jié)果。
來(lái)源：化工報(bào)
