乙炔选择性加氢催化剂设计概念图
近日，华东理工大学化工学院、化学工程联合国家重点实验室催化反应工程团队在乙炔选择性加氢Pd催化剂次表面结构调控和Ni催化剂活性位点设计方面取得研究进展，相关成果分别发表于中国工程院院刊《工程》和《德国应用化学》。
研究人员从金属催化剂次表面结构调控入手，采用XAS、原位XRD、程序升温技术和DFT计算相结合的研究方法，发现了以纳米炭材料为载体制备的Pd催化剂次表面存在C原子。通过向炭载体中引入石墨氮物种，进一步调变Pd活性位点电子结构，将乙烯选择性进一步提高约30%。同时，从金属催化剂活性位点设计入手，创新提出通过构筑结构稳定、长程有序Ni-Ga金属间化合物实现Ni活性位点原子级精准调控策略。
理论计算结果表明，相比于Ni和Ni5Ga3催化剂，NiGa催化剂中Ni活性位点被Ga完全隔离，使得乙炔和乙烯分子以π键模式择优吸附，表现出显著提高的乙烯选择性；实现了粒径相似Ni、Ni5Ga3和NiGa纳米催化剂的可控制备，发现NiGa金属间化合物催化剂中Ni活性位点处于完全孤立状态，且乙炔和乙烯分子通过π键构型吸附。性能考评结果表明，Ni位点完全隔离的NiGa催化剂乙烯选择性显著高于对比催化剂，证实了理论预测结果。（潘聪聪 黄辛）
来源： 《中国科学报》
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