雙金屬催化劑
關注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2021-08-20
雙金屬催化劑的實例教程
不論在水電解槽或氫燃料電池中，都將有助于減少使用貴金屬。”
目前，基于這些發(fā)現(xiàn)，研究人員正在開發(fā)實用的高性能雙金屬鉑-釕電催化劑。
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低成本、高效穩(wěn)定的非金屬材料作為氧還原反應(ORR)的電催化劑對于燃料電池的規(guī)模化應用至關重要。雜原子摻雜的多孔碳材料具有可調的化學組成和電子結構， 能顯著提升氧還原催化活性。
基于此，中國科學院福建物構所黃遠標、曹榮課題組采用咪唑鎓鹽功能化的金屬-有機框架(MOFs)作為前驅體和自犧牲模板， 制備了氮和鹵素雙摻雜多孔納米碳催化劑。文章近期發(fā)表于Science China Materials, 2018, doi:10.1007/s40843-018-9364-5。
圖1 BrNC-800的合成路線
其中氮/溴雙摻雜催化劑BrNC-800在堿性條件下具有優(yōu)異的電催化性能、穩(wěn)定性和抗甲醇毒化能力。其優(yōu)異的電催化活性歸因于：(1) 大量吡啶氮和石墨氮的摻雜產(chǎn)生豐富的碳活性位點， 同時高的石墨化程度有助于提高導電性，促進氧還原活性；(2) 溴的存在改變了催化劑的化學組分和結構特征，并活化相鄰碳產(chǎn)生額外活性位點；(3) 高比表面和多級孔結構有助于傳質與增加暴露的氧還原活性位的數(shù)量， 而提高催化效率。
這項工作為以MOFs為前驅體制備高效的雜原子雙摻雜碳材料提供了一種簡便的方法。
展開 由合成氣直接制低碳烯烴過去主要依賴于費托合成制烯烴（FTTO）反應路線，采用Fe基或Co基催化劑。盡管該路徑可以獲得較高的COx轉化率，但是該反應服從聚合機理，產(chǎn)物遵循Anderson-Schulz-Flory（ASF）分布規(guī)則限制，導致低碳烴選擇性低于58%。
采用金屬氧化物-分子篩（OX-ZEO）雙功能催化劑催化COx（CO/CO2）加氫轉化直接制低碳烯烴技術是近幾年的研究熱點。該技術將COx加氫制甲醇和甲醇制烯烴兩步反應耦聯(lián)起來，使C—O活化和C—C耦合分別控制在不同的活性位點，實現(xiàn)了一步法由合成氣到低碳烯烴的高選擇性轉化，其示意圖見圖1。在OX-ZEO雙功能催化劑中，COx首先在金屬氧化物上活化并形成乙烯酮、甲氧基、甲醇等活潑含氧中間體，含氧中間體迅速擴散進入酸性分子篩（SAPO-34、MOR、SAPO-18、SSZ-13、RUB-13等）生成低碳烯烴。由于COx/H2的吸附和活化均發(fā)生在金屬氧化物上，因而金屬氧化物主要決定反應的催化活性，分子篩則因其特定的孔道結構和酸性質決定目標產(chǎn)物的類型和分布。近年來，分子篩在雙功能催化劑中催化CO/CO2加氫取得了重要進展。本文針對OX-ZEO中的金屬氧化物，概述了金屬氧化物在OX-ZEO中催化COx加氫制低碳烯烴反應中的研究進展，重點討論了包括金屬氧化物種類和組成、金屬氧化物制備方法、金屬氧化物與分子篩“親密度”對反應性能的影響，探討了催化反應機理、氧空位的作用及抑制副反應的策略，分析了OX-ZEO催化反應面臨的問題和挑戰(zhàn)，并對OX-ZEO催化劑中金屬氧化物的設計進行了展望。
展開 日前，中科院金屬所催化材料研究部劉洪陽副研究員和博士研究生黃飛等人組成的納米碳材料負載金屬催化劑研究小組與北京大學馬丁教授合作，通過調控金屬鈀（Pd）原子與碳載體之間的相互作用，在納米金剛石/石墨烯碳載體上制備出原子級分散的單位點Pd催化劑，進一步的研發(fā)發(fā)現(xiàn)該催化劑在催化乙炔高效選擇性加氫應用中作用顯著。《美國化學會志》(Journal of the American Chemical Society, IF=14.7) 在線發(fā)表了該項研究成果（DOI：10.1021/jacs.8b07476），該工作并選為封面文章。
論文鏈接：
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.8b07476
乙炔選擇性氫化是工業(yè)生產(chǎn)高分子聚合物過程中的重要反應之一。如何選擇性將乙炔加氫到乙烯，而避免乙烯進一步氫化到乙烷，是這一反應需要解決的主要問題。負載型Pd催化劑具有很高的乙炔加氫反應活性，但乙烯選擇性很低。目前工業(yè)上廣泛使用的加氫催化劑是經(jīng)過適當修飾的Pd基催化劑，但仍然存在Pd的原子利用率較低等問題。因此，設計開發(fā)兼具高活性，高穩(wěn)定性和經(jīng)濟實用的加氫催化劑具有重要意義。
劉洪陽副研究員帶領的研究小組致力于新型納米碳材料負載金屬催化劑的研究。經(jīng)過多年的學術積累，首次利用納米金剛石/石墨烯復合核殼材料（ND@G）為載體，制備出一種原子級分散高選擇性乙炔加氫Pd基催化劑（圖1）。
展開 金屬催化劑具有優(yōu)異的電導率和高催化活性。大多數(shù)金屬氧化物催化劑是過渡金屬氧化物，具有豐富的價鍵，而且成本低廉。
本文亮點
綜述了近年來釩電池中金屬和金屬氧化物催化劑的研究進展。
對金屬和金屬氧化物催化劑進行了分類，并研究了它們的催化性能。
分析并比較了不同的催化劑的催化性能和催化機理。
圖文解析
釩電池碳基電極因其存在電化學活性低的問題，可采用在電極表面引入催化劑的方法來提高電極的電化學活性。本文對引入的催化劑從金屬和金屬氧化物兩個方面進行了分類，并對其催化機理和催化性能進行了研究。
總結與展望
發(fā)展低成本、高導電性、高催化活性和高穩(wěn)定性的集成電極。
除了常用的水熱、酸處理等電極改性方法外，發(fā)展一些其他的電極改性方法如微波處理等。
含氧官能團可以提高金屬催化劑的穩(wěn)定性，與金屬有協(xié)同作用。可以在引入金屬催化劑的同時引入含氧官能團。
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本文研究了一種采用雙金屬中心催化劑與α,ω-二烯單體在溶液相中合成具有“梯形”支化拓撲結構的新型聚乙烯，為兼具LDPE型加工性能與LLDPE型力學性能的材料設計提供了新路徑。
01
試驗方案
使用亞氨基烯酰胺催化劑與不同用量癸二烯制備的聚合物實驗數(shù)據(jù)（方案1至5），以及常規(guī)癸二烯聚合（方案6）和LDPE（方案7）的對比樣本。
本文研究了一種采用雙金屬中心催化劑與α,ω-二烯單體在溶液相中合成具有“梯形”支化拓撲結構的新型聚乙烯，為兼具LDPE型加工性能與LLDPE型力學性能的材料設計提供了新路徑。
01
試驗方案
使用亞氨基烯酰胺催化劑與不同用量癸二烯制備的聚合物實驗數(shù)據(jù)（方案1至5），以及常規(guī)癸二烯聚合（方案6）和LDPE（方案7）的對比樣本。
導讀
近年來張萬斌教授團隊與麻生明院士團隊合作，利用雙手性金屬協(xié)同催化體系開展了系列聯(lián)烯化合物的不對稱催化合成研究
無論是在茂金屬催化劑還是雙金屬催化劑的研發(fā)和應用方面，還需各生產(chǎn)企業(yè)、科研院所以及高等院校的加強合作，掌握核心技術，提高企業(yè)核心競爭力。
（3）提升茂金屬膜料產(chǎn)品質量。茂金屬膜產(chǎn)品性能優(yōu)異，特別是在包裝膜領域，在制品同等性能的情況下，能夠大幅度降低薄膜的厚度，代表著PE包裝領域的發(fā)展方向。雖然國內一些企業(yè)能夠生產(chǎn)茂金屬膜料，但是無論從產(chǎn)品質量還是生產(chǎn)規(guī)模來說，和國外還存在著很大的差距。
文章
信息
金屬氧化物在OX-ZEO催化劑中催化COx加氫制低碳烯烴研究進展
張鵬，孟凡會，楊貴楠，李忠
太原理工大學省部共建煤基能源清潔高效利用國家重點實驗室, 山西 太原 030024
● 引用本文：張鵬, 孟凡會, 楊貴楠, 等. 金屬氧化物在OX-ZEO催化劑中催化COx加氫制低碳烯烴研究進展[J]. 化工進展, 2022
日前，經(jīng)過揚子石化與北京化工研究院兩年多的聯(lián)合攻關，成功開發(fā)了中國石化自有技術的茂金屬聚乙烯催化劑，并實現(xiàn)首次工業(yè)化應用，產(chǎn)出了高性能茂金屬聚乙烯產(chǎn)品，為催化劑的工業(yè)化放大提供了可靠技術保障
為了進一步減少Pt用量，無Pt的單 / 多層過渡金屬氧化物催化劑、納米單 / 雙金屬催化劑、碳基可控摻雜原子催化劑、M-N-C 納米催化劑、石墨烯負載多相催化劑、納米金屬多孔框架催化劑等成為領域研究熱點
；但這些新型催化劑在氫燃料電池實際工況下的綜合性能，如穩(wěn)定性、耐腐蝕性、氧還原反應催化活性、質量比活性、面積比活性等，還需要繼續(xù)驗證。
.）；
④利用雙核硼催化劑實現(xiàn)了脂肪族聚醚的高效制備，單體轉化數(shù)達到56500，該催化效率可媲美當下工業(yè)界使用的雙金屬腈化物催化劑，并提出了氮正離子輔助的鏈穿梭聚合機理（Angew. Chem. Int.
Pt催化劑的降解顯著地抑制了電化學氧還原反應(ORR)的長期穩(wěn)定性。高溫、高質子濃度和連續(xù)電位循環(huán)可加速Pt的溶解速度。這種溶解降低了Pt的電化學活性表面積(ECSA)和Pt的利用率，從而導致催化活性下降。在電化學能量轉換中，抑制鉑的溶解仍然是提高鉑基催化劑長期穩(wěn)定性的一大挑戰(zhàn)。 來自中國科學院的學者通過調節(jié)表面Pt原子的電子結構，弱化Pt-O偶極子等，成功地抑制了Pt納米粒子的降解。還制備了氮含
該工藝由兩段反應構成，第一段反應是合成氣在以金屬沸石雙功能催化劑上高選擇性地轉化為二甲醚，第二段反應是二甲醚在SAPO-34分子篩催化劑上高選擇性地轉化為乙烯、丙烯等低碳烯烴，之后通過技術攻關簡化為合成氣經(jīng)甲醇直接制取烯烴，采用SAPO-34分子篩催化劑，在密相床循環(huán)流化床反應器上實現(xiàn)甲醇到烯烴的催化轉化，其催化劑牌號包括DO123系列（主產(chǎn)乙烯）和DO300系列（主產(chǎn)丙烯）。
