中国科学院单原子催化剂研究取得新突破

<正>中国科学院大连化学物理研究所(简称大连化物所)在单原子催化研究方面取得新进展,首次发现单原子催化剂具有与均相催化剂相当的活性,从实验上证明单原子可能成为沟通均相催化与多相催化的桥梁。五年前,大连化物所在国际上首次报道了单原子催化剂的制备与性能,并在此基础上提出了"单原子催化"的概念。单原子催化现已成为催化领域新的前沿与热点之一。由于单原子催化剂兼具均相催化剂的"孤立活性位点"和     

中国科学院大连化物所单原子催化研究取得新进展

正近日,中国科学院大连化物所航天催化与新材料研究室研究员乔波涛、中国科学院院士张涛的研究团队在单原子催化研究方面取得新进展,发现单原子催化剂在醇选择性氧化反应中具有远超纳米催化剂的活性和选择性,首次提出并证明单原子催化剂界面最大化的特性是催化剂具有这种优异表现的重要原因。该研究工作发表于《德国应用化学》上并得到高度评价。     

单原子催化剂光催化研究进展

综述了单原子催化剂的制备方法、表征技术及其在光催化领域的应用，包括光催化制氢、光催化去除NOx、光催化去除VOCs和CO2还原。并对单原子催化剂未来发展前景进行了展望。研究表明，单原子催化的研究深入到原子级范围；单原子催化剂兼具均相催化剂的活性位点单一和多相催化剂的结构简单易分离的优点，成为沟通二者的桥梁。单原子催化剂具有高效催化活性、高选择性、高稳定性等优点，在水煤气变换、CO氧化、催化加氢、光电催化等领域均有应用。     

国内简讯

<正>我国绿色环氧丙烷技术取得新进展大连化物所开发的反应控制相转移催化技术新成果,可能会对绿色环氧丙烷生产工艺具有重大影响。此项新成果其催化剂本身不溶解于反应溶剂,但在过氧化氢的作用下,催化剂变为可溶,均相状态催化烯烃环氧化。当过氧化氢随着反应进行消耗完全时,催化剂又恢复到原始状态从反应体系中析出,像多相催化剂一样,可通过简单的过滤或离心回收,并可循环使用。大连化物所已经相继开发了第一代催化剂、第二代催化剂,并且通过试运行已经生产出     

铑基非均相催化剂在烯烃氢甲酰化反应中的应用研究进展

烯烃氢甲酰化反应是工业中合成醛的重要过程,铑基均相催化剂难以回收的缺点会大大增加烯烃氢甲酰化反应的成本。负载固相多相催化剂因其简便的分离循环操作而广受关注,但存在反应活性较差、金属流失量较大和催化剂制备成本较高等问题,开发催化性能和回收性能好的非均相铑基催化剂具有广阔的前景。以无机固体载体固定化催化剂、HRh(CO)(PPh₃)₃封装型多相催化剂、多孔有机配体(POL)材料负载催化剂和单原子金属间纳米催化剂这4类催化剂为主线,综述了用于烯烃氢甲酰化反应中多相负载型铑基催化剂的研究进展。在多相负载型铑基催化剂中,膦配体组成及制备条件、载体种类及性质和铑与其他金属协同作用等均能对其催化烯烃氢甲酰化反应的催化性能产生影响,对上述4类催化剂的优、缺点和发展前景进行了简要分析。在今后的研究中,建议设计给电子能力强、空间位阻大的膦配体,发掘高比表面积、多级孔道结构的无机/有机载体,深入探究金属纳米粒子间的相互作用,进一步提高铑基催化剂在烯烃氢甲酰化中的催化性能和回收性能。     

非贵金属单原子催化剂的研究进展

单原子催化剂最大限度地提高金属利用率,提升催化剂的性能,并促进对多相催化的过程与机理的认识向原子级别层面深入。近年来非贵金属单原子催化剂发展迅猛,在某些特定反应中已达到媲美甚至超越贵金属催化的性能,为贵金属催化剂的替代提供了新的可能,表现出了极大的应用前景。综述了近年来非贵金属单原子催化剂的制备、表征方法及其在电催化、加氢及脱氢反应、液相氧化反应、光催化还原CO2等领域的应用研究进展,同时展望了非金属单原子催化剂的发展趋势。     

乙炔选择性加氢催化剂的结构及性能调控

催化加氢可以有效去除乙烯原料气中微量的乙炔。通过综述近年来国内外以Pd基催化剂为主的关于调控乙炔选择性加氢催化剂结构及反应性能方面的相关研究和进展,探讨了活性组分粒径、形貌对催化剂吸/脱附乙烯性能的影响;评述了添加助剂形成的合金或者金属间化合物,利用其几何效应提高活性中心分散度,利用电子效应优化电子性质使反应关键步骤的吸脱附行为发生改变;阐述了通过调控载体对金属原子锚定,使金属的分散度提高进而获得优异的催化性能;叙述了不同制备方法对催化剂结构及催化性能的影响。指出提高催化剂性能是当今研究的重中之重,未来负载型催化剂的研究方向依旧是构建高乙烯选择性和良好稳定性的高分散乃至单原子催化剂。     

乙醇羰基化催化剂研究进展

将乙醇羰基化制备丙酸及丙酸乙酯的催化研究状况分均相催化和非均相催化两大类进行了详细介绍;分别叙述了两类催化反应过程中活性金属、助剂、配体或载体的选择对催化剂性能的影响;提出现有研究的不足和今后的研究方向。     

我国绿色环氧丙烷技术取得新进展

大连化物所开发的反应控制相转移催化技术新成果，可能会对绿色环氧丙烷生产工艺具有重大影响。此项新成果，其催化剂本身不溶解于反应溶剂，但在过氧化氢的作用下，催化剂变为可溶，均相状态催化烯烃环氧化。当过氧化氢随着反应进行消耗完全时，催化剂又恢复到原始状态从反应体系中析出，像多相催化剂一样，可通过简单的过滤或离心回收，并可循环使用。大     

双氧水直接氧化丙烯制环氧丙烷新技术通过鉴定

<正>大连化物所的"双氧水直接氧化丙烯制环氧丙烷"新技术最近通过了由辽宁省科技厅组织、沈阳分院主持的专家组鉴定。专家组一致认为,该项目开发的反应控制相转移催化双氧水直接氧化丙烯制备环氧丙烷的新工艺,与原位耦合法相比,简化了工艺流程,减少了催化剂的损失;与氯醇法相比     

大连化物所天然气转化和优化利用技术初获成果

天然气作为洁净能源与重要的化工原料 ,对全球经济的可持续发展起着越来越重要的作用。天然气转化制液体燃料与多种基本化学品的研究以及作为新氢源等已成为当今重大战略研究课题。近年来 ,大连化物所在天然气转化的基础和应用研究方面取得多项成果 ,受到国际上普遍关注。该所担任的国家“973”重大项目———天然气、煤层气优化利用的催化基础研究 ,独创了具有自主知识产权的合成气经二甲醚制乙烯的催化过程 ;研制出具有国际领先水平的甲烷氧化偶联制烯烃催化剂体系 ;开拓了超临界相合成甲醇新催化剂和新过程。大连化物所还不断将科研成果…     

XAFS在单原子催化剂表征中的应用

单原子催化剂具有极高的原子利用效率、高反应活性以及产物选择性，在工业催化等领域具有广阔的应用前景。因同步辐射光源的X射线精细结构吸收谱（XAFS）对电子结构和近程原子排列高度敏感，是单原子催化剂研究的强有力表征手段。综述了XAFS在单原子催化剂精细结构表征中的研究进展，介绍了原位反应条件下XAFS在催化剂构效关系中的应用情况，并指出XAFS技术在单原子催化剂开发中的应用前景与挑战。     

均相络合物催化剂载体化的研究——Ⅱ.环十二碳三烯选择加氢新型催化剂

合成了第Ⅷ族元素的均相催化剂和膦化的聚苯乙烯树脂键联的载体化催化剂。用于环十二碳三烯选择加氢反应,评选出了均相和载体化钌膦络合物催化剂;研究了它们的反应较佳条件,考察了载体化催化剂的寿命。     

大连化物所重油催化裂解制烯烃催化剂及新工艺通过验收

中国科学院大连化物所承担的“重油(渣抽)催化裂解制烯烃催化剂及新工艺”，通过了中科院高技术研究与发展局验收。     

Ni-Mo-Nd-ZrO_x催化剂在乙醇水蒸气重整制氢反应中的性能

以草酸铵为沉淀剂,采用共沉淀法制备Nd-Zr O_x载体,用浸渍法负载活性组分Ni-Mo,制备出Ni-Mo-Nd-Zr O_x系列催化剂,考察了催化剂在乙醇水蒸气重整制氢反应中的催化活性。采用XRD和TPR表征方法对催化剂的晶体结构及还原特性等进行表征。表征结果显示,载体主要成分为(Zr_(0.9)Nd_(0.1))O1.95固溶体,存在少量立方相Nd_2O_3;负载的Ni组分以四方相Ni O形式高度分散于载体表面,并生成少量尖晶石结构Ni Nd_2O_4;催化剂经过600℃的H_2还原后,只有四方相Ni O被还原为立方相Ni单质。实验结果表明,催化剂在乙醇水蒸气重整制氢反应中表现出良好的催化性能,在600℃下,(Ni_(9.69)Mo_(0.323))/Ni-Mo-Nd-ZrO_x催化剂上乙醇转化率达到100%,H_2选择性为69.14%,未发现催化剂失活、积碳和烧结等现象,稳定性良好。     

固体氧化物碱催化作用的进展

<正> 人们早已发现碱催化现象,但很长时间没有得到较大的发展,到近30年来才广泛地研究了均相碱催化,对固体碱催化的研究仅仅不到20年的历史。固体碱催化剂是碱金属负载在大表面积的载体上制得的。近几年进一步研究了其碱性质和反应性能之间的关系。固体碱的催化反应和均相碱一样能使指示剂显示碱性色,碱量可用苯甲酸滴定;也能催化溶液中均相催化反应。例如烯烃异构、烯烃聚合等,并且在这些催化反应中,它们能被酸性气体中毒。所以这些固体物质被称为固体碱催化剂。     

CpTi(dbm)Cl_2催化烯烃聚合及其聚合物性质

开发了一种新型非茂聚烯烃催化剂———CpTi(dbm)Cl2,考察了催化剂在均相及负载条件下对乙烯及乙烯-1-己烯共聚的催化行为。催化剂在均相条件下对乙烯聚合的催化活性较低,但用MgCl2和MgCl2/SiO2复合双载体对催化剂进行负载后,催化乙烯聚合具有非常好的催化活性。催化剂还具有良好的共聚能力及良好的氢调敏感性。     

重质油中杂原子相转移脱除研究进展

重质油是非常优质的加氢原料,但是重质油中含有大量的硫、氯、钙等杂原子化合物,在加工过程中会造成催化剂失活、堵塞反应器和设备腐蚀等问题。相转移催化法是一种有效脱除非均相中杂原子的方法,具有操作简便、加快反应速率等特点。综述了相转移脱除重质油中杂原子技术的研究进展,对比了常用相转移催化剂的优、缺点。从化学反应和溶解性等角度,阐述了有机氯化物、有机硫化物、有机钙化物的相转移脱除机理,并分析了相转移催化剂催化活性的影响因素。研究表明,空间位阻小、分子结构对称性好的相转移催化剂具有较高的催化活性,烷基链较长、含有较多羧基、酯基等官能团的相转移催化剂催化性能较好。最后对相转移技术的发展趋势进行了展望,研发性价比高、稳定性好、无二次污染的新型相转移催化剂是未来发展的主要方向。     

锰负载聚苯胺催化剂的制备及其催化苯乙烯氧化的研究

将MnSO4、Mn(OAC)2和MnCl(Salen)分别负载于聚苯胺和聚间苯二胺上,制得锰负载的聚苯胺催化剂,用原子吸收光谱、红外光谱和热重等技术对其进行表征,研究其对苯乙烯的催化氧化性能。结果表明:苯乙烯的催化氧化性能可能与催化剂载体、锰源及其负载量有关。三种锰源负载的聚苯胺催化剂均表现出较好的催化活性,以聚间苯二胺为载体负载Mn(OAC)2的催化剂性能最好,在n(苯乙烯)∶n(H2O2)=1∶4,乙腈作为溶剂,60℃反应12h时,苯乙烯转化率为98.5%,苯甲醛选择性为97.6%。     

不同类型分散型催化剂对渣油催化临氢热转化过程的影响研究

采用5种不同结构、形态的催化剂进行模型化合物和实际渣油催化临氢热转化试验,考察不同催化剂催化性能差异;采用多种分析表征方法对催化剂进行物相和结构表征,以期获得造成催化剂反应性能差异的内在结构特征。研究结果表明：金属的不同形态、均相有机催化剂的有机配体都会影响菲加氢反应性能,均相有机催化剂的菲加氢活性由高到底顺序为有机Mo>有机Ni>有机Fe;低分散度、大尺寸的固体粉末铁催化剂的渣油缩合率高,生成的致密焦具有石墨碳特征;实验室自制有机钼催化剂在反应体系中生成单层或双层分散的纳米尺寸的硫化钼,具有更高的渣油裂化率和更低的缩合生焦率。