近日，華東理工大學(xué)催化反應(yīng)工程團(tuán)隊(duì)段學(xué)志教授、曹約強(qiáng)特聘研究員基于吸附構(gòu)型匹配策略在炔烴加氫催化劑創(chuàng)制方面取得新進(jìn)展，構(gòu)建兼具表面Pd1Sb2三原子位點(diǎn)與近表面Pd位點(diǎn)（Pdns）的PdSb金屬間化合物催化劑，實(shí)現(xiàn)烴類吸附與氫氣活化位點(diǎn)的空間解耦，突破了加氫反應(yīng)活性與選擇性平衡制約。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《美國化學(xué)會(huì)志》。

低碳炔烴選擇性加氫是基于石腦油和低碳烷烴裂解制備聚合級(jí)乙烯和丙烯的關(guān)鍵反應(yīng)。盡管傳統(tǒng)Pd基催化劑因未填充的d軌道電子結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出高活性，但在高炔烴轉(zhuǎn)化率下仍易發(fā)生過度加氫和偶聯(lián)副反應(yīng)。先前研究表明，通過精確調(diào)控活性位點(diǎn)的電子結(jié)構(gòu)和空間構(gòu)型，實(shí)現(xiàn)炔烴的強(qiáng)σ吸附和烯烴的弱π吸附，從而打破活性與選擇性之間的制約關(guān)系。催化劑表面活性位點(diǎn)的精準(zhǔn)設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)烴類分子的吸附構(gòu)型匹配，但炔烴與氫氣的競爭吸附往往導(dǎo)致氫活化受限。為此，研究團(tuán)隊(duì)提出表面-近表面位點(diǎn)協(xié)同催化設(shè)計(jì)理念，構(gòu)建兼具表面Pd1Sb2三原子位點(diǎn)和近表面Pd位點(diǎn)的PdSb金屬間化合物催化劑，實(shí)現(xiàn)了炔烴吸附與氫氣活化的位點(diǎn)解耦，顯著提升了低碳炔烴選擇性加氫性能。

該團(tuán)隊(duì)利用Pd/Mg/Al-LDHs的層間限域效應(yīng)實(shí)現(xiàn)Pd原子原位捕獲熔融Sb原子，經(jīng)過高溫誘導(dǎo)有序化生成穩(wěn)定的PdSb金屬間化合物催化劑。球差電鏡和X射線吸收譜解析了其表面Pd1Sb2三原子位點(diǎn)及近表面Pd位點(diǎn)的獨(dú)特結(jié)構(gòu)特征。結(jié)合吸附構(gòu)型解析、HD同位素交換及原位紅外光譜等機(jī)理研究手段，發(fā)現(xiàn)表面Pd1Sb2位點(diǎn)可以匹配炔烴的σ-吸附構(gòu)型以及烯烴的π-吸附構(gòu)型；同時(shí)，Pd1Sb2鄰近的近表面Pd位點(diǎn)與其協(xié)同實(shí)現(xiàn)了H2自發(fā)解離。催化性能評(píng)價(jià)結(jié)果表明，該P(yáng)dSb催化劑在模擬工業(yè)條件下，實(shí)現(xiàn)了乙炔和丙炔的100%轉(zhuǎn)化，其中乙炔半加氫的乙烯選擇性高達(dá)96.50%，丙炔半加氫的丙烯選擇性高達(dá)98.65%，顯著優(yōu)于目前已報(bào)道的Pd基催化劑。

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