让催化剂“老实”一点

作者: 王昕尧

来源: 中国科学院大连化学物理研究所

发布日期: 2020-06-11 17:00:00

本文讨论了催化剂的稳定性和抗失活性问题,特别介绍了通过新型八面体结构的铜/氧化锌催化剂来解决铜在长时间反应中的“烧结”问题,以及蛋黄-蛋壳/核壳结构的纳米反应器在提高催化剂稳定性和选择性方面的应用。

民间有句俗话说“不怕老实人不聪明,就怕聪明人不老实”。巧了,催化领域也一样。对于传统化工过程而言,最担心的就是催化剂的失活。理想的催化剂不仅具有优异的活性和选择性,而且需要具有长期稳定性和抗失活性。然而,设计这样的催化剂仍存在很大的困难。例如合成气直接制二甲醚的工业过程中常用的铜/氧化锌基催化剂,虽然具有很高的活性,但铜在长时间反应过程中的“烧结”问题通常会降低其性能。

近日,中国科学院大连化学物理研究所刘健研究员团队和澳大利亚科廷大学刘少敏教授团队合作,通过在氮气和空气中对掺杂锌的金属-有机骨架(CuZn-BTC)进行两步热解,制备了具有新型八面体结构的铜/氧化锌催化剂,让“聪明的铜”变得“老实”起来。该催化剂在二甲醚的生产中具有优异的稳定性,连续反应时间超过40小时后催化活性基本保持不变。

虽然“限制”是实现高稳定性的良好策略,但过度限制也会使得催化剂活性下降甚至失活。蛋黄-蛋壳/核壳结构的纳米反应器(YCSNs)在“限制”这方面就表现得张弛有度。考虑到YCSNs的多重优势,预测YCSNs会在加氢反应中出类拔萃。相关研究成果近日发表在Small上。

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