在能源和環(huán)境領(lǐng)域的全球可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)中,位點(diǎn)孤立的催化劑因其最大的原子利用率和與低配位數(shù)、金屬原子的量子約束或與催化劑載體的強(qiáng)相互作用有關(guān)的特殊催化行為而受到廣泛關(guān)注。開(kāi)發(fā)具有更高金屬負(fù)載量的結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)且穩(wěn)定的位點(diǎn)孤立型催化劑具有重要意義。
近日,北京化工大學(xué)Yanan Liu,Dianqing Li報(bào)道了提出了一種制備穩(wěn)定的、位點(diǎn)孤立的Ni催化劑的策略。
本文要點(diǎn)
要點(diǎn)1. 研究發(fā)現(xiàn),Mo3S4團(tuán)簇允許單個(gè)Ni原子與Mo和S鍵合,形成某種類(lèi)型的活性中心。
要點(diǎn)2. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,位點(diǎn)孤立的Ni1MoS/Al2O3樣品在乙炔選擇加氫反應(yīng)中表現(xiàn)出良好的催化性能。在相對(duì)溫和的反應(yīng)條件下,乙炔完全轉(zhuǎn)化時(shí)乙烯選擇性可達(dá)90%,在較長(zhǎng)的試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)沒(méi)有觀察到任何明顯的性能衰退。相比之下,Ni參比催化劑的選擇性和穩(wěn)定性較差。要點(diǎn)3. 密度泛函理論(DFT)計(jì)算表明,在Ni1MoS/Al2O3催化劑上,H2分子被異質(zhì)裂解活化,從而提高了反應(yīng)速率。選擇性的提高源于Mo和S誘導(dǎo)的獨(dú)特的孤立的Niδ+結(jié)構(gòu),它促進(jìn)了產(chǎn)物的脫附,而不是過(guò)度加氫或齊聚。本工作為構(gòu)建活性金屬負(fù)載量較高的位點(diǎn)孤立催化劑提供了一條可行的途徑,并為選擇性加氫開(kāi)辟了機(jī)會(huì)。Baoai Fu, et al, Highly Selective and Stable Isolated Non-Noble Metal Atom Catalysts for Selective Hydrogenation of Acetylene, ACS Catal. 2022DOI: 10.1021/acscatal.1c04758https://doi.org/10.1021/acscatal.1c04758