中国科学院大连化学物理研究所的单原子催化剂用于CO_2转化技术取得新进展

<正>近日,中国科学院大连化学物理研究所(简称大连化物所)的"单原子催化剂的设计合成及催化应用策略研究"项目取得新进展,采用含氮有机聚合物材料为载体,制备出类均相铱活性中心的单原子催化剂,该催化剂在CO_2加氢反应中表现出优异催化性能。"单原子催化"概念由大连化物所、清华大学及美国亚利桑那州立大学于2011年共同提出,迅速成为多相催化领域的研究前沿,并有望成为关联多相与均相催化的桥梁。但催化剂载体表面的不均匀性对单原子催化剂的形成、稳定性能     

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     

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。     

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     

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     

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。     

Pt-Sn工业重整催化剂失活过程金属分散性的原子尺度表征

重整催化剂活性铂原子的表面分散特性与催化剂的活性密切相关。借助球差校正扫描透射电子显微镜(Cs-STEM),针对金属Pt、Sn质量分数均为0.3%左右的低负载量的工业Pt-Sn/γ-Al₂O₃重整催化剂,采用STEM方法研究了不同工业状态下Pt原子在催化剂载体表面的分散特性。结果表明：新鲜催化剂中活性元素Pt以单原子或小原子簇形式分散,催化剂失活的过程是活性Pt原子不断聚集的过程;当Pt-Sn金属聚集体尺寸大到不能再生分散时,则催化剂活性无法恢复。本研究从工业剂角度给出了金属原子分散性与催化剂性能的构效关系。     

单原子催化剂前景光明

正最近CEN期刊上的一篇文章评估了单原子催化剂(SAC)制备和表征领域的快速发展,结论是这些催化剂的商业合成可能比预料的更快。已经有十余个反应确定可以由单个金属原子催化,提高催化选择性和反应速率,这对贵金属催化剂尤其重要,因为相比其它大多数元素来说,贵金属的价格要高得多。低配位金属原子往往表现为最具催化活性的中心,而每个原子的活性随颗粒变小而提     

加氢催化剂活性相形貌结构认识与研究进展

基于已被广泛接受的Co(Ni)-Mo(W)-S活性相模型，借助透射电子显微镜观测到的片晶形貌结构，对加氢催化剂开展了较系统的构效关系研究，发现加氢催化剂的活性相形貌结构与催化剂性能紧密相关。随着表征技术的发展，通过球差校正扫描透射电子显微镜等技术可以观察到单原子和金属簇等更精细的结构信息，因而有必要进一步系统地研究单原子、金属簇和片晶等典型形貌结构之间的相互关系及其对催化剂性能的影响，从而进一步明确理想的活性相结构特点，并为新型加氢催化剂的高效研发提供理论依据。     

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。     

钴催化剂催化高碳烯烃氢甲酰化反应的研究进展

针对均相钴催化剂催化高碳烯烃氢甲酰化反应的工业生产工艺,介绍了关于羰基氢钴催化剂制备方法的改进、用于改性钴催化剂的膦配体以及工业上现有的钴催化剂回收途径,并综述了液液两相体系中钴催化剂催化高碳烯烃氢甲酰化反应的研究进展。在水-有机两相体系中进行的钴催化剂催化氢甲酰化反应,可在保持催化剂较高活性和选择性的基础上实现催化剂的简易分离回收与循环使用,因此开发性能优越的水-有机两相催化体系是该领域的研究方向。     

铜锌原子比对CuO-ZnO/Al_2O_3催化剂合成甲醇性能的影响

以铝乳液的形式引入Al,采用反加共沉淀法制备了一系列Cu与Zn的原子比(简称Cu/Zn原子比)不同的CuO-ZnO/Al2O3催化剂;以合成气为原料,在固定床微型连续流动反应器中评价了CuO-ZnO/Al2O3催化剂合成甲醇的性能;采用XRD、H2-TPR和BET等方法对催化剂进行了表征,考察了Cu/Zn原子比对CuO-ZnO/Al2O3催化剂合成甲醇性能的影响。实验结果表明,Cu/Zn原子比的变化对催化剂前体的物相组成和催化剂的活性有明显影响;当Cu/Zn原子比为3时,催化剂的初活性和耐热后活性最高,其前体中含有较多的锌-孔雀石相((Cu,Zn)2CO3(OH)2),该物相分解时生成还原温度较低的CuO-ZnO固溶体,使Cu与Zn的相互作用增强,提高了催化剂的活性。     

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…     

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。     

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。     

双金属催化剂用于烯烃氢甲酰化反应的研究进展

工业上常用的氢甲酰化催化剂为金属钴(Co)或铑(Rh)的配合物催化剂。为了提高催化剂的活性,同时降低催化剂成本,基于Co、Rh的双金属催化剂得到了广泛研究。综述了Co、Rh基双金属催化剂(均相、多相催化剂)的制备及其催化氢甲酰化反应的研究进展。分析表明,相比于单金属催化剂,双金属催化剂的催化活性有不同程度的提高;Co系双金属催化剂中,Co-Rh组合活性最好,适合长短链烯烃的催化,更倾向于负载型催化剂的发展;Rh系双金属催化剂中,Rh-Fe体系活性与Rh-Rh体系相当,但其成本低,适合高碳烯烃的催化。     

SiO2负载偏钨酸铵催化剂上邻苯二酚单醚化反应性能

用浸渍法制备了一系列二氧化硅负载的偏钨酸铵系催化剂,考察了不同负载量、焙烧温度对催化剂在邻苯二酚与甲醇的气固相单醚化反应中催化性能的影响.结果表明,所制备的样品在较低的焙烧温度下便可以得到较高的转化率和单醚化产物的选择性,其中,二氧化硅负载15%偏钨酸铵样品的活性和邻羟基苯甲醚的选择性均可达到90%以上,在所研究的10 h反应时间内催化剂活性始终保持在很高的水平,显示出了较好的催化性能.     

Ce-O和Fe-Ce-O催化剂的固相合成及其CH_4催化燃烧性能

以(NH4)2Ce(NO3)6为原料,选用葡萄糖为络合剂,采用研磨固相法制备了在不同温度下焙烧的氧化铈(Ce-O)和掺杂铁的氧化铈(Fe-Ce-O)催化剂。用X射线衍射法表征了催化剂的结构;用程序升温还原法测试了催化剂的还原性能;考察了经不同温度焙烧后,掺杂铁对Ce-O催化剂的CH4催化燃烧活性的影响。实验结果表明,掺杂铁后的Fe-Ce-O催化剂的粒径变小、还原性能增强、CH4催化燃烧活性提高。经400℃焙烧的Fe-Ce-O催化剂呈现单一的CeO2物相,属立方晶系;经800℃和 1 200℃焙烧的Fe-Ce-O催化剂以CeO2为主要物相,并有少量Fe2O3物相。与未掺杂铁的Ce-O催化剂相比,Fe-Ce-O催化剂具有较高的CH4催化燃烧活性。