華東理工大學化工學院催化反應工程團隊教授段學志、特聘研究員曹約強和化學與分子工程學院教授戴升,構建了雙金屬協同催化體系,通過利用鈀(Pd)和銅(Cu)位點各自優勢,提升加氫活性的同時可有效抑制深度加氫與偶聯副反應的發生,為通過催化劑活性位點局域環境精準調控關鍵物種吸附構型和炔烴加氫反應路徑提供新的思路,也為多相加氫催化劑理性設計提供借鑒。相關研究近日發表于《德國應用化學》。
多相催化加氫技術廣泛應用于大宗化學品和精細化學品的生產。然而,反應物/中間體不利的構型往往導致反應路徑調控困難,制約了高效加氫催化劑的設計。丙炔加氫是制備聚合級丙烯過程的關鍵,Cu催化劑雖可避免過度加氫,但因氫氣活化能力弱,易引發偶聯副反應,Pd基催化劑雖活性高,卻因丙烯吸附過強導致選擇性不足。如何通過調控催化劑活性位點結構,平衡氫氣活化與丙烯脫附,是提升催化性能的核心難題。
研究團隊通過精確調控Pd/Cu比例,成功構筑了Pd單原子修飾的Cu表面、Pd團簇位點修飾的Cu表面以及PdCu合金等不同局域環境的活性位點。系列實驗表明,Pd團簇位點的存在可直接催化原本發生在Cu位點上的丙炔加氫反應,同時促進氫氣解離活化和目標產物丙烯脫附,催化劑在丙炔完全轉化時丙烯的選擇性高達95.3%。相比之下,經Pd單原子位點調變的Cu表面更易發生偶聯副反應,而PdCu合金催化劑上由于丙烯的強吸附而易發生過度加氫反應
相關論文信息:https://doi.org/10.1002/anie.202503263
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