通过N2O或CO2对烷烃的氧化脱氢(ODH)是生产烯烃和减少环境问题的极吸引人策略。尽管从ODH工艺中单独生产烯烃至关重要,但由于过氧化产物的氧种类无法控制,因此仍然是一个巨大的挑战。
有鉴于此,中科院大连化物所王晓东研究员,福州大学林森教授报道了一种硫酸盐改性的NiAl混合氧化物,其来自于层状双氢氧化物,使用N2O作为代表的软氧化剂,在10%的乙烷转化率下,乙烯选择性达到100%,这超过了以前报道的催化剂。
文章要点
1)通过大量的表征和理论计算表明,硫酸盐改性剂有助于形成更多的Ni3+物种,并通过电子和空间效应促进亲电性氧物质的分离。
2)与导致过度氧化的亲电子氧物种的常规认识不同,研究人员发现,分离的亲电子氧物种比例的增加决定了乙烯的更高选择性。分离出的氧有利于乙烷的C-H键有效断裂,从而选择性地产生具有易于脱附的乙烯,而相邻的氧原子则牢固地键合乙烯并加大破坏C-H键,从而过度氧化。
3)用于提高乙烯选择性的硫酸盐改性策略不仅可以扩展到CO2辅助的ODH反应,而且还可以扩展到其他催化剂。
Yanliang Zhou, et al, Sulfate modified NiAl mixed oxides as effective C-H bond breaking agents for the sole production of ethylene from ethane, ACS Catal., 2020
DOI: 10.1021/acscatal.0c02347
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c02347