配位不饱和Cu位点的精准合成及其在氯乙烯单体合成中的催化行为研究(ACS Catal. 2021)

Posted · Add Comment

全球氯碱行业中,基于传统的电石法氯乙烯合成工艺开发一种高性能的、绿色的、可持续的非汞基非贵金属催化剂进程被严重掣肘。浙江工业大学李小年教授、赵佳副研究员团队基于非贵金属铜(Cu)基催化剂催化活性低、选择性差、寿命短等核心问题,通过一种简单的热活化工艺制备出一系列具有不同配位环境及空间限域特征的单原子Cu催化剂。通过基元反应路径的调控,借助动力学和理论模拟计算相结合的方式,对高催化性能触发背后的潜在机制进行揭示,并在此基础上探究了以Cu为代表的非贵金属催化剂在现有氯乙烯合成工艺中的适配机制。该研究对氯乙烯合成非贵金属催化剂的工业化应用具有显著的推进作用。

在本项工作理论模拟研究中,借助AMS软件BAND模块考察反应过程中反应物在单原子Cu位点上的吸附姿态和吸附结构并结合Hirshfeld电荷分析量化反应条件下Cu位点的电子态演变,从原子水平上揭示了乙炔的预先活化对高活性诱导的关键。进一步,在现有工业化工艺适配性研究中发现,具有较大的|Eads (C2H2)-Eads(VCM)|差分吸附能往往会使Cu催化剂表现出更强的乙炔活化能力,尤其是在氯乙烯富集、含硫气体杂质的影响下。除了乙炔氢氯化反应以外,本文的Cu原子反应性研究方法在其它卤化反应中可能具有潜在的应用,并为广泛催化应用中金属物种的可控调节提供了一种新的策略。

相关成果发表在:Wang B,; Jiang, Z.; Wang, T.; Tang, Q.; Yu, M.; Feng, T.; Tian, M.; Chang, R.; Yue, Y.; Pan, Z.; Zhao, J.;* Li, X.*. Controllable Synthesis of Vacancy-Defect Cu Site and Its Catalysis for the Manufacture of Vinyl Chloride Monomer. ACS Catal. 2021, 11, 11016-11028

原文见:https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acscatal.1c01921

相关研究可以参阅以下工作:

[1] Zhao, J.; Wang, S.; Wang, B.; Yue, Y.; Jin, C.; Lu, J.; Fang, Z.; Pang, X.; Feng, F.; Guo, L.; Pan, Z.; Li, X.. Acetylene hydrochlorination over supported ionic liquid phase (SILP) gold-based catalyst: Stabilization of cationic Au species via chemical activation of hydrogen chloride and corresponding mechanisms. Chinese J. Catal. 2021, 42, 334-346.

[2] Wang, B.; Yue, Y.; Wang, S.; Shao, S.; Chen, Z.; Fang, X.; Pang, X.; Pan, Z.; Zhao, J.; Li, X. Stabilizing supported gold catalysts in acetylene hydrochlorination by constructing an acetylene-deficient reaction phase. Green. Energy & Environ. 2021, 6, 9-14.

[3] Wang, B.; Yue, Y.; Jin, C.; Lu, J.; Wang, S.; Yu, L.; Guo, L.; Li, R.; Hu, Z.; Pan, Z.; Zhao, J.; Li, X. Hydrochlorination of Acetylene on Single-Atom Pd/N-Doped Carbon Catalysts: Importance of Pyridinic-N Synergism. Appl. Catal. B: Environ. 2020, 272, 118944.

[4] Wang, B.; Yue, Y.; Wang, S.; Chen, Z.; Yu, L.; Shao, S.; Lan, G.; Pan, Z.; Zhao, J.; Li, X. Constructing and Controlling Ruthenium Active Phases for Acetylene Hydrochlorination. Chem. Commun. 2020, 56, 10722-10725.

感谢赵佳老师课题组王柏林同学供稿!

 
  • 标签

  • 关于费米科技

    费米科技以促进工业级模拟与仿真的应用为宗旨,致力于推广基于原子级别模拟技术和基于图像模型的仿真技术,为学术和工业研究机构提供研发咨询、软件部署、技术攻关等全方位的服务。费米科技提供的模拟方案具有面向应用、模型新颖、功能丰富、计算高效、简单易用的特点,已经服务于众多的学术和工业用户。

    欢迎加入我们!(点击链接)

  • 最近更新

  • 联系方式

    • 留言板点击留言
    • 邮箱:sales_at_fermitech.com.cn
    • 电话:010-80393990
    • QQ: 1732167264
  • 订阅费米科技新闻

    • 邮件订阅:
      您可以使用常用的邮件地址接收费米科技定期发送的产品更新和新闻。
      点击这里马上订阅
    • 微信订阅:
      微信扫描右侧二维码。
  •