《新型催化剂实现炔烃加氢制烯烃》

  • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2022-01-06
  • 近日,中国科学院大连化学物理研究所研究员陈萍、郭建平团队与厦门大学副教授吴安安团队合作,在催化炔烃选择加氢反应研究中取得新进展。合作团队利用金属配位氢化物,发展出一类新型碱土金属钯基三元氢化物催化剂,并应用于炔烃选择性加氢反应中,实现高选择性催化炔烃加氢制烯烃。相关研究成果发表于《美国化学会志》。

    炔烃是一类重要的化工产物,炔烃选择性氢化制烯烃是石油化工以及精细化工中的重要过程。目前研究较多的催化剂主要是金属合金、负载型单原子催化剂等。合作团队提出一种不同的催化剂设计策略,利用碱(土)金属稳定金属氢化物制备出三元配位氢化物催化剂,用于炔烃选择加氢反应,通过催化剂中的阴离子和碱土金属阳离子协同作用调控炔烃、烯烃及反应中间体的吸附与加氢能垒,实现炔烃高选择性氢化制烯烃。

    郭建平表示,新型催化剂在活性中心组成、结构、反应动力学性质、催化作用机制等方面显著不同于常规多相炔烃选择加氢催化剂。该研究丰富了炔烃选择性加氢催化剂体系,并基于金属配位氢化物材料组成与结构的多样性,为寻找更加高效的炔烃选择性加氢催化剂提供了更多可能。

  • 原文来源:http://www.cnenergynews.cn/
相关报告
  • 《美国高校开发三层双功能制氢催化剂》

    • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2019-10-31
    • 由莱斯大学和休斯敦大学开发的一种新型高效、高度活跃的双功能催化剂可将水分解成氢和氧,而不需要像铂这样昂贵的金属。该研究小组认为,这项工作提供了一种简单的策略,即从地球丰富的材料中制造出高效的电催化剂,用于整体水分离。   由莱斯大学生产、休斯敦大学测试的电解膜是一种三层结构的镍、石墨烯和三元金属磷化物(FeMnP、铁、锰和磷)。泡沫镍使薄膜有一个较大的表面,使导电石墨烯保护镍不受降解,金属磷化物也能进行反应。   石墨烯,一种原子厚度的碳,是保护底层镍的关键。在化学气相沉积(CVD)炉中的镍泡沫上形成1至3层石墨烯,并且还通过CVD和单一前体将铁、锰和磷加在其上。   通过对镍泡沫和无石墨烯的磷化物进行了测试比较了中间的镍泡沫和无石墨烯的磷化物,结果发现导电石墨烯降低了氢和氧反应的电荷转移电阻。   Whitmire表示,该材料具有可扩展性,可应用于生产氢和氧的汽车工业中,也可用于电催化储存能量的太阳能和风力发电设施。   在氢进化反应(HER)和氧进化反应(OER)中,FeMnP表现出高的电催化活性。利用FeMnP / GNF作为阳极和阴极进行整体水分离,团队在低至1.55 V的电池电压下实现了10 mA cm-2的电流密度。通过密度泛函理论(DFT)的计算表明,暴露Fe和Mn位点的切面是实现HER高活性的必需条件。   Kenton Whitmire表示:“常规金属有时会在催化过程中氧化。通常,氢的进化反应是酸的,氧的进化反应是在碱中完成的。我们这次所研发的是一个稳定的材料,不管是在酸性还是碱性溶液中。”   这一发现建立在研究人员今年早些时候发明的一种简单的氧进化催化剂之上。在这项工作中,研究小组直接在一个半导体纳米线阵列上产生了催化剂,将太阳光转化为太阳能水分解的能量。
  • 《高效非贵金属乙炔加氢催化剂研究进展》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2020-07-09
    • 乙炔选择性加氢反应是石油化工生产过程必不可少的步骤。工业上通过催化加氢的方式去除乙烯原料气中残留的少量乙炔( 0.5%-2% ),以避免接下来聚合反应的催化剂中毒失活。研究表明贵金属钯相较于其他金属在该反应中能够表现出较高的活性和选择性,并且通过引入第二金属组分、表面修饰等调控手段能够进一步提高其乙烯选择性,研制高效钯基乙炔选择性加氢催化剂。但是贵金属钯昂贵的价格极大提升了生产成本,因此廉价非贵金属催化剂的研制一直是催化工业和科学研究的热点。   近年来,非贵金属乙炔选择性加氢催化剂的设计和研制工作取得了重要进展,但是仍然存在很多问题,如制备困难、活性较低、选择性不足等缺点。因此,设计和研制新型、高效非贵金属乙炔选择性加氢催化剂是工业生产和科学研究中的难点和重点。催化剂的设计高度依赖于构效关系的建立,而结构的准确解析是其首要问题。以往对催化剂结构的表征通常基于非原位手段,但是一些敏感型催化剂在空气中会与氧气发生相互作用而导致结构变化,因此通常非原位手段获取的结构与真实催化环境下的活性结构存在差异,给理解催化机制和建立构效关系带来困难。近年来,原位技术的发展使化学环境中催化剂活性结构及其演变的表征成为可能,相关研究结果极大的推动了结构解析及催化机制认知。     金属所沈阳材料科学国家研究中心联合研究部张炳森研究团队一直致力于乙炔选择性加氢催化剂的结构解析、设计及研制工作。通过多种原位手段对乙炔选择性加氢催化剂的活性结构形成及其在反应条件下的演变进行全方位解析,并与反应性能关联,为精准建立乙炔选择性加氢催化剂的“合成条件-活性结构 - 反应性能”关系建立奠定基础,进而为高效加氢催化剂的设计工作提供指导。近日,基于研究团队在乙炔选择性加氢催化剂的相关研究工作( Chem. Commun. 2020, 56, 6372; Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 4232; ChemCatChem 2017, 9, 3435 ),金属所张炳森研究员、北京化工大学卫敏教授、吉林大学张伟教授及瑞士苏黎世联邦理工大学黄兴博士和 Marc-Georg Willinger 博士等人合作, 通过引入锌原子对镍的电子结构和八面体间隙体积进行精确调控,捕捉了乙炔在镍基纳米粒子表面自发吸附、解离并进入形成间隙碳化物 Ni 3 ZnC 0.7 结构的完整过程。采用原位 X 射线衍射、原位同步辐射和透射电子显微等研究手段对催化剂结构及其演变进行了表征,发现间隙碳原子通过与六个镍原子的配位,可有效调控镍的原子间距离和电子结构,提高其在乙炔选择性加氢反应中的选择性和稳定性,该工作为高效非贵金属加氢催化剂的设计和制备提供了新思路。相关研究成果近日以 “Manipulating interstitial carbon atoms in the nickel octahedral site for highly efficient hydrogenation of alkyne” 为题发表在《自然 - 通讯》( Nature Communications )期刊上,论文的第一作者为金属所牛一鸣博士。   该项工作得到了国家自然科学基金,辽宁省“兴辽英才计划”项目和中国科学院青年创新促进会项目的支持。