| 고밀도 탄소증착 저항성 신형 “동적 3원자” 수소첨가 촉매 개발 | ||
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  중국과학기술대학교 Lu Junling(路軍嶺) 교수는 Li Weixue(李微雪) 교수, Wei Shiqiang(韋世强) 교수 등 연구팀과 공동으로 금속-담체 상호작용 및 원자 구속을 협동적으로 이용하여 세계 최초로 고밀도, 탄소증착(carbon deposition) 저항성 니켈동 "동적 3원자" 새로운 비귀금속 촉매제를 설계했다. 또한 올레핀이 풍부한 분위기에서 아세틸렌과 1,3-부타디엔의 선택적 수소화 등 응용 분야에서 획기적인 진전을 이루었다. 해당 연구 성과는 국제학술지 “Nature Nanotechnology”에 온라인으로 게재되었다. 저탄소 올레핀은 석유화학 공업의 핵심 플랫폼 저분자이다. 나프타 분해에 의해 생산되는 저탄소 올레핀에는 일반적으로 미량의 아세틸렌과 1,3 부타디엔 분자가 포함되어 있어 다운스트림 응용에 심각한 영향을 미친다. 선택적 수소첨가는 올레핀에서 미량의 아세틸렌(또는 1,3 부타디엔)을 제거하는 핵심 정제 기술이며, 일반적으로 팔라듐 기반 귀금속 촉매제을 산업 촉매로 사용한다. 고효율 비귀금속 촉매의 개발은 촉매제 소결과 탄소증착을 동시에 방지할 수 있다. 연구팀은 금속-담체 상호작용과 원자 구속을 이용하여 흑연형 질화탄소 담체에서 고밀도 니켈동 3원자 촉매제를 제조했다. 에틸렌이 풍부한 분위기에서 아세틸렌(또는 1,3 부타디엔)의 선택적 수소첨가 반응에서 해당 촉매제는 활성, 선택성 및 안정성 측면에서 니켈 단일원자 촉매보다 훨씬 우수한 촉매 성능을 나타냈다. 테스트 결과, 해당 촉매는 반응 과정에서 거의 탄소증착이 생성되지 않았다. 다중 특성화 및 이론적 계산에 따르면 활성 금속 니켈원자는 히드록실기에 의해 두 구리원자 사이에 구속되어 선형 구조를 형성하고 니켈원자 부위가 수소첨가 반응에서 동적 구조 변화가 발생할 수 있다. 이러한 동적 구조 변화는 촉매의 반응분자 흡착을 개선시켜 촉매 활성을 향상시킬 뿐만 아니라 높은 안정성을 유지할 수 있으며 단일 니켈 부위는 촉매제가 높은 선택성과 높은 탄소증착 저항성을 나타내도록 한다. 해당 전략은 향후 고효율, 안정적이고 저렴한 산업용 수소첨가 촉매제를 설계하기 위한 새로운 아이디어를 제공한다. 정보출처 : http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2021-07/28/content_473143.htm?div=-1 |
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