es.wedoany.com Noticia: El 1 de abril, el Centro Nacional de Investigación de Ciencia de Materiales de Shenyang del Instituto de Investigación de Metales de la Academia China de Ciencias anunció que el equipo del investigador Liu Hongyang ha logrado avances en el estudio de catalizadores de hidrogenación con dispersión atómica de metales a escala subnanométrica. El equipo construyó sitios activos de dos átomos de paladio sobre un soporte de grafeno rico en defectos, ofreciendo una nueva solución al problema de "difícil compatibilidad entre alta actividad y alta selectividad" en el proceso industrial de semihidrogenación del acetileno. Los resultados relacionados se han publicado en la revista Nature Communications.
Esta investigación se corresponde con un eslabón clave de purificación en la producción de etileno. La producción anual de etileno supera los 200 millones de toneladas, siendo la materia prima básica de la industria de poliolefinas. En el proceso de craqueo por vapor de nafta para producir etileno, pequeñas cantidades de acetileno presentes en el gas de alimentación pueden envenenar los catalizadores de polimerización aguas abajo, por lo que la industria comúnmente adopta el proceso de semihidrogenación para eliminar el acetileno. Sin embargo, en las rutas existentes, la hidrogenación adicional del etileno para formar etano es termodinámicamente más favorable. Aunque los catalizadores tradicionales de paladio en nanopartículas tienen alta actividad, a menudo sacrifican la selectividad hacia el etileno, causando pérdidas de este.
Para abordar este cuello de botella, el equipo de Liu Hongyang, en colaboración con el equipo del académico Ma Ding de la Universidad de Pekín y el equipo del profesor asociado Sun Geng de la Universidad de Chongqing, llevó a cabo un esfuerzo conjunto. Aprovechando el efecto de dependencia del solvente en la dispersibilidad de la sal de paladio y ácido carboxílico, construyeron con precisión sitios activos de dos átomos de paladio en la superficie de grafeno rico en defectos. Los datos experimentales muestran que este catalizador de dos átomos de paladio logra una conversión completa del acetileno a 100 °C, con una selectividad hacia el etileno del 93.2%, y no mostró desactivación en pruebas de estabilidad continuas de 100 horas.
Desde la perspectiva de la ruta tecnológica, el núcleo de este logro no es solo avanzar desde los sitios activos tradicionales de paladio en nanopartículas hasta la dispersión a nivel atómico, sino también lograr simultáneamente una alta eficiencia de conversión y un control del producto mediante los sitios de dos átomos de paladio. Para el proceso de semihidrogenación del acetileno, esto significa obtener un nuevo esquema de catalizador que reduce las pérdidas por hidrogenación excesiva del etileno. Si las posteriores validaciones de ampliación avanzan sin problemas, el catalizador de dos átomos de paladio podría proporcionar una nueva ruta de ingeniería para mejorar la calidad, reducir el consumo y lograr una catálisis altamente selectiva en las plantas de etileno.
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