中國科學院金屬研究所非貴金屬乙炔加氫催化劑研究獲進展

近日，中國科學院金屬研究所沈陽材料科學國家研究中心團隊在非貴金屬乙炔加氫催化劑研究方面獲進展，相關研究成果發表于《自然-通訊》雜志。

工業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(體積分數0.5%～2%)，避免后續反應的催化劑中毒失活。研究表明，貴金屬鈀相較于其他金屬在該反應中能夠表現出較高的活性和選擇性，通過引入第二金屬組分、表面修飾等調控手段能進一步提高乙烯選擇性。但貴金屬鈀提高了生產成本，因此廉價非貴金屬催化劑的研制一直是研究熱點。近年來，非貴金屬乙炔選擇性加氫催化劑的設計和研制工作取得了重要進展，但仍存在制備困難、活性較低、選擇性不足等缺點。

該研究團隊在以往研究的基礎上，通過多種原位手段對催化劑的活性結構形成及其在反應條件下的演變進行全方位解析，并與反應性能關聯，為精準建立乙炔選擇性加氫催化劑的“合成條件-活性結構-反應性能”關系建立奠定基礎，為高效加氫催化劑的設計提供參考。

研究團隊通過引入鋅原子對鎳的電子結構和八面體間隙體積進行精確調控，實現乙炔在鎳基納米粒子表面自發吸附、解離并進入形成間隙碳化物Ni3ZnC0.7結構的完整過程，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，對催化劑結構及其演變進行了表征，發現間隙碳原子通過與6個鎳原子的配位，可有效調控鎳的原子間距離和電子結構，提高其在乙炔選擇性加氫反應中的選擇性和穩定性。該工作為高效非貴金屬加氫催化劑的設計和制備提供了新思路。

[中國石化有機原料科技情報中心站供稿]