新型高效的丙烯生产催化剂

(左)粉末形式的铂钴铟催化剂;(右)催化剂(顶部插图结构)在氧化铈(CeO2,底部插图结构)载体(古川信也)上的电子显微图。
信贷:Shinya古

研究人员开发了一种用于合成丙烯的创新催化剂,它对化学工业和碳循环有潜在的好处。

丙烯是一种无色、可燃的碳氢气体,是生产各种石油化工产品的重要原料。由于日益增长的需求和有限的全球供应,迫切需要开发新的、高效的生产技术。

北海道大学(Hokkaido University)的研究人员开发出了一种用于生产丙烯的创新催化剂,该催化剂具有高度活性、选择性、稳定性和利用二氧化碳(CO)的特点2有效)。他们的发现发表在杂志上催化性质

一种很有前途的生产丙烯的技术是一种叫做氧化脱氢的化学反应,它使用CO2把丙烷气转化为丙烯通过脱氢将丙烷气转化为丙烯然而,现有的催化剂用来加速这种化学反应不是很有效。

“目前的挑战是开发一种催化剂,能够同时激活反应物——丙烷和一氧化碳2-没有不必要的副作用。它还需要稳定性和可长期重复使用,”北海道大学分子工程师古川信也解释道。

为了实现这一目标,古川和他的同事开发了一种催化剂,由三种不同的金属(铂、钴和铟)制成,每种金属都有其特定的性能。选择铂作为主要的活性金属,因为它能够打破碳和氢之间的化学键,使脱氢反应成为可能。钴加速有限公司2捕获和活化,而铟提高了催化剂的选择性。这些金属被固定在一个由铈氧化物制成的支架上,铈氧化物是一种通常用于汽车催化转换器的化合物。

研究人员在550℃下测试了催化剂的活性,并将结果与现有的催化剂进行了比较。他们还进行了机理研究,以了解不同组分的功能,并发现催化剂将丙烯生成反应与CO的脱氧联系起来2,并确保催化活性是针对丙烷的;副产物是水和碳氧化物。此外,他们发现,与其他体系的典型值相比,催化剂使反应速率提高了大约5倍。反应产生了更高的丙烯比和利用更多的CO2与以前的催化剂相比,在550°C。催化剂具有良好的长期稳定性和可重复使用性。

“到目前为止,还没有其他催化剂被证明同时表现出高催化活性、选择性、稳定性和CO2利用效率。我们的多功能材料满足了所有这些要求,”古川说。

本研究为石化生产中高效催化剂的设计提供了新的思路,对碳循环和温室气体减排具有潜在的好处。

日报:催化性质
DOI:10.1038 / s41929 - 021 - 00730 - x
研究方法:实验研究
研究对象:不适用
文章标题:铈上的三元铂钴铟纳米合金作为CO2催化丙烷氧化脱氢的高效催化剂
文章出版日期:2022年1月27日

媒体接触

Sohail Keegan平托
北海道大学
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