Forscher entwickeln maßgeschneiderten Hauptgruppenkatalysator mit atomar verteilten Stellen für hocheffiziente oxidative Dehydrierung

08.09.2022 - China

Übergangsmetalloxide sind eine Art Katalysator für die oxidative Dehydrierung von Alkanen. Sie weisen jedoch eine geringere Ausbeute an Alkenen auf, was auf den Zielkonflikt zwischen Umwandlung und Selektivität zurückzuführen ist, der durch reaktivere Alkene als Alkane entsteht.

Kürzlich hat eine Forschungsgruppe unter der Leitung von Prof. WANG Xiaodong und Prof. ZHANG Tao vom Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) ein neues Konzept zur Erzielung hoher Alkenausbeuten vorgeschlagen und demonstriert, indem sie die Aktivierung des intrinsisch selektiven Katalysators für Alkane von der Schwäche zur Stärke reguliert.

Diese Studie wurde im Journal of the American Chemical Society am 25. August veröffentlicht.

Die Forscher entwarfen einen Hauptgruppenkatalysator mit atomar verteilten In-Stellen, um das Dilemma des Kompromisses zwischen Aktivität und Selektivität im oxidativen Dehydrierungsprozess zu lösen.

Dieser neuartige Katalysator wies eine C₂H₄-Selektivität von mehr als 80% bei einer C₂H₄-Umwandlung von etwa 80% auf und erzielte damit eine C₂H₄-Ausbeutevon mehr als 60%, was die modernsten Übergangsmetalloxid-Katalysatoren übertraf.

Darüber hinaus fanden die Forscher heraus, dass atomar verteilte [InOH^]2+-Stellen, die durch den Austausch der Protonen von Superkäfigen in HY verankert sind, die Aktivierung von Ethan ermöglichen, indem sie die Barriere für die Ethandissoziation deutlich senken, und dass ihre Struktur durch H₂O stabilisiert werden kann, das bei der selektiven Oxidation von Wasserstoff durch In₂O₃-Nanopartikel gebildet wird, wodurch sie eine hervorragende Leistung bei der oxidativen Dehydrierung von Ethan zeigen.

"Unsere Studie eröffnet neue Möglichkeiten für die Nutzung von Hauptgruppenelementen und ebnet den Weg für ein rationelleres Design von Katalysatoren für eine hocheffiziente selektive Oxidationskatalyse", so Prof. WANG.

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