_ Cercetările demonstrează că este acceptată anataza Catalizatori cu un singur atom Ni pentru dehidrogenarea propanului

Propilena este una dintre cele mai importante materii prime petrochimice, situându-se pe locul doi după etilenă. Pentru a satisface cererea din ce în ce mai mare, tehnologiile alternative pentru producția de propilenă au nevoie urgentă, printre care dehidrogenarea propanului (PDH) a fost considerată cea mai promițătoare.

Ca candidat ieftin și prietenos cu mediul, Catalizatorii pe bază de Ni au atras un interes larg al cercetătorilor în diverse aplicații catalitice, cum ar fi hidrogenarea, reformarea metanului, electrochimic și fotocatalitic etc. ușor reduse la nanoparticule de Ni (NP) metalice în timpul reacției dure, ceea ce poate duce la dehidrogenare profundă și selectivitate slabă.

Ca o nouă frontieră în domeniul catalizei, catalizatorii cu un singur atom (SAC) au fost utilizat pe scară largă în diverse reacții catalitice, dar aplicarea lor în dehidrogenarea hidrocarburilor ușoare la temperaturi ridicate a fost limitată. În dehidrogenarea propanului, activarea legăturii C-H este insensibilă la structura catalizatorului, dar reacțiile secundare nedorite, cum ar fi hidroliza, izomerizarea și cocsificarea sunt reacții tipice sensibile la structură care necesită participarea mai multor atomi de metal.

De aceea, SAC cu centri activi metalici dispersați izolați au avantaje evidente în suprimarea acestor reacții secundare și devin potențiali candidați pentru dehidrogenarea catalitică a alcanilor.

Recent, o echipă de cercetare condusă de prof. Botao Qiao de la Institutul de Fizică Chimică Dalian, Academia Chineză de Științe, a demonstrat că anataza TiO2 suportat de Ni catalizator cu un singur atom (Ni1/A-TiO2) a prezentat nu numai activitate intrinsecă superioară și selectivitate propilenă, ci și o stabilitate mult mai bună decât catalizatorul corespunzător de nanoparticule de Ni (NP) (NiNP/A-). TiO2) în reacția PDH la 580 °C.

Rata de producție de propilenă pe Ni1/A-TiO2 a fost de aproximativ 1,96 molC3H6·gNi-1·h-1, de peste 65 de ori decât cea a NiNP/A -Proba de TiO2 (0,03 molC3H6·gNi-1·h-1).

În combinație cu caracterizări HAADT-STEM, CO-DRIFTS in situ, XPS in situ și XAS, au confirmat că Ni SAC conține în principal atomi individuali de Ni dispersați individual pe suport în stare de valență pozitivă Ni (II), cu rol mai degrabă jucat ca centru activ, mai degrabă decât să promoveze formarea de situsuri coordonate de ioni de Ti nesaturate.

În plus, ca ca urmare a interacțiunii puternice cu suport de metal între Ni NP și purtătorul de TiO2 în condiții reduse, locurile de nanoparticule de Ni au fost încapsulate de un strat de TiOx (~ 2 nm grosime), astfel încât au afișat o conversie inițială mai mică a propanului și o durabilitate mai scăzută. Această lucrare evidențiază avantajul catalizatorului cu un singur atom cu un situs activ izolat în reacția PDH și oferă o referință pentru cercetările viitoare privind prepararea și aplicarea SAC.

Descoperirile sunt publicate în Jurnalul Chinez de Cataliza.

(Fluierul)