中国科学技术大学开发“动态三原子”加氢催化剂

近日，中国科学技术大学的研究团队利用金属载体相互作用和原子限域，首次设计出一种高密度、抗积炭镍铜“动态三原子”新型非贵金属催化剂，并在富烯烃气氛中乙炔和1，3-丁二烯选择性加氢等方面进行了应用。

低碳烯烃是石油化工中的核心平台小分子。石脑油裂解制备的低碳烯烃因含有微量乙炔和1，3-丁二烯分子，影响其下游应用。选择性加氢是烯烃关键纯化技术，其工业催化剂通常是钯基贵金属催化剂。开发出高效非贵金属催化剂，同时避免催化剂烧结和积炭具有重要意义。

该研究团队通过协同金属、载体相互作用和原子限域，在石墨型氮化碳载体上制备出一种高密度镍铜三原子催化剂。在富乙烯氛围的乙炔或1，3-丁二烯选择性加氢反应中，该催化剂在活性、选择性、稳定性方面表现出优异的性能，且优于镍单原子催化剂，反应过程中没有积炭生成。

表征和理论计算结果表明，活性金属镍原子通过羟基被限域在两个铜原子位点中间，形成一种线式结构，镍原子位点在加氢反应中发生动态结构变化。这种变化不仅改进催化剂对反应分子吸附从而提高催化活性，而且可以维持高稳定性，单镍位点使得该催化剂表现出高选择性和高抗积炭性能。

该研究可为设计高效、稳定、低成本的工业加氢催化剂提供思路。