乙炔半加氢制乙烯是工业上提纯乙烯的重要工艺。然而,在目前的文献报道中,通常都是以牺牲大量活性为代价来实现高乙烯选择性。
近日,中科大路军岭教授报道了Ga2O3包覆的Ag@Pd核壳双金属颗粒催化剂(Ag@Pd/SiO2)比包覆的单金属Pd颗粒在更大程度上提高了乙烯选择性,同时保持了显著的内在活性,比Pd1Ag单原子合金(SAAs)基准催化剂高约50倍,重要的是,通过有效地抑制结焦,生成的催化剂还表现出优异的长期稳定性。。
文章要点
1)研究人员首先用浸渍法制备了Ag/SiO2催化剂,ICP-AES测定的Ag的粒径为3.7±0.5 nm,负载量为4.9 wt.%。利用原子层沉积(ALD)技术,在Ag纳米颗粒上选择性地沉积了Pd,而不是在SiO2载体上成核。ICP-AES分析了在Ag/SiO2和对照SiO2上沉积Pd后的Pd含量,进一步证实了选择性沉积。在Ag/SiO2上进行10次Pd ALD后(Ag@Pd/SiO2),Pd负载量为0.98 wt.% Pd颗粒尺寸约为4.0±0.6 nm, Pd壳层厚度非常薄,约为0.15 nm。接下来,在Ag@Pd/SiO2上进一步进行不同循环的Ga2O3 ALD获得Ga2O3包覆的Ag@Pd/SiO2。
2)光谱表征表明,Ga2O3包覆的Ag@Pd/SiO2催化剂中双金属电子协同作用削弱了乙烯的吸附,氧化物位点的隔离是高乙烯选择性和高抗焦性的必要条件。H-D交换测试进一步表明,Ga2O3包覆的Ag@Pd催化剂比Pd1Ag SAAs催化剂具有更高的H2活化活性,从而提高了乙炔加氢活性。
参考文献
Fang Liu, et al, Integration of Bimetallic Electronic Synergy with Oxide Site Isolation for Boosting Selective Hydrogenation of Acetylene, Angew. Chem. Int. Ed., 2021
DOI: 10.1002/anie.202105931
https://doi.org/10.1002/anie.202105931