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金属所为烷烃脱氢催化剂探新路

更新时间:2019-07-01 07:54

  

   中国科学院金属研究所催化材料研究部科研人员近日在烷烃亚洲最佳真人游戏平台脱氢反应催化剂研究上取得进展。首次将MXene材料用作烷烃脱氢反应的催化剂,并成功揭示了该催化剂催化烷烃脱氢的活性位和反应路径,从而为工业烷烃脱氢催化剂的开发提供了新的选择。

  科研人员将MXene材料用于乙苯脱氢制苯乙烯反应中,发现单位比表面积MXene材料的乙苯脱氢活性达到92μmol/m2·h,苯乙烯选择性达到97.5%,远高于目前已知的高活性非金属脱氢催化剂,并表现出优异的高温稳定性。

  通过多种表征手段和第一性原理计算,发现该反应以刻蚀过程中产生的C-Ti-O官能团作为脱氢活性位,依次脱去乙苯分子中乙基上的两个氢原子而得到苯乙烯。同时,MXene材料的层状结构也有利于反应过程中的传热和传质,从而使该催化剂具有较高的比活性和稳定性。

  工业上苯乙烯主要是在过量过热水蒸气的保护下,由钾促进的氧化铁催化剂催化乙苯脱氢制得。这种传统生产方法需要消耗大量的能源和水资源,不利于绿色经济的发展。因此,探索和研制新型的催化材料并降低反应能耗一直是工业脱氢领域研究的重点。MXene作为一种新型的过渡金属碳化物二维晶体,具有和石墨烯类似的结构。它可以通过氢氟酸刻蚀层状陶瓷材料MAX相获得,具有优异的力学、电子、磁学等性能,主要被用于电化学储能,复合材料增强、润滑、电磁屏蔽等领域的研究。

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