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積炭是催化劑在催化反應(yīng)過程中普遍存在的問題，尤其是在乙苯直接脫氫體系中，反應(yīng)物乙苯分子在金屬氧化物催化劑表面很容易快速產(chǎn)生積炭，導(dǎo)致催化劑失活。近期，中國科學(xué)院金屬研究所沈陽材料科學(xué)國家(聯(lián)合)實驗室催化材料研究部，利用乙苯直接脫氫反應(yīng)中的積炭過程，巧妙地設(shè)計了一種鈀碳復(fù)合催化劑(PdC)。該催化劑和傳統(tǒng)的商業(yè)納米碳管負(fù)載鈀催化劑(PdCNT)相比，在催化性能和催化劑的抗燒結(jié)能力上有很大幅度的提升，該研究結(jié)果已以快訊形式在Angewandte Chemie International Edition在線發(fā)表。

鈀是一種重要的金屬催化劑，在催化加氫、偶聯(lián)反應(yīng)以及有毒氣體的消除等方面都發(fā)揮著巨大作用。為了抑制鈀納米顆粒在使用過程中的聚集，通常鈀納米粒子都會負(fù)載在特定的載體上。大量的研究結(jié)果表明，碳材料是負(fù)載鈀納米粒子的重要載體之一，然而傳統(tǒng)的PdC催化劑，由于載體與鈀納米粒子之間的相互作用較弱，在反應(yīng)過程中會發(fā)生鈀納米粒子的流失或燒結(jié)長大。研究團隊利用乙苯反應(yīng)過程中產(chǎn)生的積炭，制備了一種具有特殊結(jié)構(gòu)的PdC復(fù)合催化劑。電鏡觀察結(jié)果表明，在該催化劑中，活性中心鈀納米粒子部分嵌入到碳載體臂中，明顯增強了鈀納米顆粒與載體的相互作用，大大提高了PdC催化劑的穩(wěn)定性。實驗結(jié)果表明，在500 ℃、氬氣下處理4 h，制備的PdC復(fù)合催化劑中鈀納米粒子沒有發(fā)生遷移長大，而傳統(tǒng)的PdCNT催化劑在相同處理條件下會發(fā)生嚴(yán)重?zé)Y(jié)。同時在催化液相碳碳偶聯(lián)反應(yīng)中，該PdC復(fù)合催化劑也表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)使用性能，體現(xiàn)出了替代現(xiàn)有工業(yè)催化劑的巨大潛力，具有廣闊的工業(yè)應(yīng)用前景。

[中國石化有機原料科技情報中心站供稿]