由于短链烯烃的广泛应用,炔烃选择性加氢制备烯烃是一个非常重要的石油化学催化过程.其中最简单的乙炔半氢化,吸引了众多研究者的广泛研究,是催化选择性调控的一个非常重要反应.工业上,由石油蒸汽裂解得到的乙烯往往混有微量(～1％)的乙炔,它会毒化乙烯聚合反应时所使用的Ziegler-Natta催化剂,因此需要降低乙炔含量至5×10-6以下.这要求加氢催化剂具有很高的乙炔转化率(＞99％)和乙烯选择性(＞80％).Pd基催化剂因低温下的具有高活性,是最常用的炔烃半氢化催化剂,其中Pd-Ag合金催化剂已在工业界应用了数十年.近十几年来,新型的乙炔半氢化催化剂不断被提出,其催化选择性的研究也取得了很大的进展.本文对炔烃半氢化反应的最新研究进展进行了总结.以乙炔加氢为例,介绍了其工业反应的条件、反应的网络以及潜在的副反应.归纳了提高加氢选择性的常见方法,并总结了近十几年报道的性能较好的乙炔半氢化催化剂.重点阐述了近年研究对加氢选择性的深入理解:Pd基催化剂的表面结构会随着反应条件和反应过程动态变化,从而影响加氢选择性.利用程序升温脱附和X射线光电子能谱研究催化剂的表面性质和相应的催化性能,确认了次表层H和表层C的出现,并发现了它们对催化选择性的重要影响.理论模拟(DFT,SSW-NN)建立了催化活性中心的原子结构,发现了Ag在PdAg合金表面的富集,以及在反应条件下Pd原子偏析到(111)面,阐明了晶面结构与催化选择性之间的定量关联.综上,实验和理论的结合不仅深化了研究者对加氢选择性的理解,也为设计更好的催化剂提供了有效的指导.

炔烃半氢化;催化选择性;表面科学;机器学习;神经网络势

李晓天;陈林;商城;刘智攀

复旦大学化学系,上海市分子催化和功能材料重点实验室,物质计算科学教育部重点实验室,上海200433

催化学报

[1]李晓天;陈林;商城;刘智攀-.调控炔烃半氢化反应的催化选择性:实验和理论的最新进展)[J].催化学报,2022(08):1991-2000

炔烃半氢化,半氢化反应,神经网络势

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