中國科學(xué)院金屬研究所非貴金屬乙炔加氫催化劑研究獲進(jìn)展

近日，中國科學(xué)院金屬研究所沈陽材料科學(xué)國家研究中心團(tuán)隊(duì)在非貴金屬乙炔加氫催化劑研究方面獲進(jìn)展，相關(guān)研究成果發(fā)表于《自然-通訊》雜志。

工業(yè)上采用催化加氫的方式去除乙烯原料氣中殘留的少量乙炔(體積分?jǐn)?shù)0.5%～2%)，避免后續(xù)反應(yīng)的催化劑中毒失活。研究表明，貴金屬鈀相較于其他金屬在該反應(yīng)中能夠表現(xiàn)出較高的活性和選擇性，通過引入第二金屬組分、表面修飾等調(diào)控手段能進(jìn)一步提高乙烯選擇性。但貴金屬鈀提高了生產(chǎn)成本，因此廉價非貴金屬催化劑的研制一直是研究熱點(diǎn)。近年來，非貴金屬乙炔選擇性加氫催化劑的設(shè)計(jì)和研制工作取得了重要進(jìn)展，但仍存在制備困難、活性較低、選擇性不足等缺點(diǎn)。

該研究團(tuán)隊(duì)在以往研究的基礎(chǔ)上，通過多種原位手段對催化劑的活性結(jié)構(gòu)形成及其在反應(yīng)條件下的演變進(jìn)行全方位解析，并與反應(yīng)性能關(guān)聯(lián)，為精準(zhǔn)建立乙炔選擇性加氫催化劑的“合成條件-活性結(jié)構(gòu)-反應(yīng)性能”關(guān)系建立奠定基礎(chǔ)，為高效加氫催化劑的設(shè)計(jì)提供參考。

研究團(tuán)隊(duì)通過引入鋅原子對鎳的電子結(jié)構(gòu)和八面體間隙體積進(jìn)行精確調(diào)控，實(shí)現(xiàn)乙炔在鎳基納米粒子表面自發(fā)吸附、解離并進(jìn)入形成間隙碳化物Ni3ZnC0.7結(jié)構(gòu)的完整過程，同時采用原位X射線衍射、原位同步輻射和透射電子顯微等研究手段，對催化劑結(jié)構(gòu)及其演變進(jìn)行了表征，發(fā)現(xiàn)間隙碳原子通過與6個鎳原子的配位，可有效調(diào)控鎳的原子間距離和電子結(jié)構(gòu)，提高其在乙炔選擇性加氫反應(yīng)中的選擇性和穩(wěn)定性。該工作為高效非貴金屬加氫催化劑的設(shè)計(jì)和制備提供了新思路。

[中國石化有機(jī)原料科技情報(bào)中心站供稿]