de.wedoany.com-Bericht: Am 1. April zeigten Nachrichten des Nationalen Forschungszentrums für Materialwissenschaften in Shenyang des Instituts für Metallforschung der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, dass das Forscherteam von Liu Hongyang Fortschritte bei der Untersuchung von hydrierenden Katalysatoren mit atomar dispergierten Metallen im subnanometrischen Maßstab erzielt hat. Das Team konstruierte Palladium-Doppelatom-Aktivzentren auf einem defektreichen Graphenträger und lieferte damit einen neuen Lösungsansatz für das Problem, dass bei industriellen Acetylen-Halbhydrierungsprozessen „hohe Aktivität und hohe Selektivität schwer zu vereinbaren sind“. Die entsprechenden Forschungsergebnisse wurden in „Nature Communications“ veröffentlicht.
Diese Forschung bezieht sich auf den kritischen Reinigungsschritt bei der Ethylenproduktion. Die jährliche Ethylenproduktion übersteigt bereits 200 Millionen Tonnen, und Ethylen ist der Grundrohstoff für die Polyolefinindustrie. Beim Steamcracken von Naphtha zur Ethylenherstellung vergiftet eine geringe Menge Acetylen im Rohgas den nachgeschalteten Polymerisationskatalysator, weshalb in der Industrie allgemein das Halbhydrierungsverfahren zur Acetylenentfernung angewendet wird. Bei den bestehenden Verfahren hat jedoch die weitere Hydrierung von Ethylen zu Ethan thermodynamisch Vorteile. Herkömmliche Palladium-Nanokatalysatoren, obwohl hochaktiv, opfern oft die Ethylenselektivität, was zu Ethylenverlusten führt.
Um diesen Engpass zu überwinden, starteten Liu Hongyangs Team gemeinsam mit dem Team von Akademiemitglied Ma Ding von der Peking-Universität und dem Team von Associate Professor Sun Geng von der Chongqing-Universität eine kooperative Forschungsinitiative. Sie nutzten den lösungsmittelabhängigen Dispersioneffekt von Palladiumcarboxylatsalzen, um präzise Palladium-Doppelatom-Aktivzentren auf der Oberfläche von defektreichem Graphen zu konstruieren. Experimentelle Daten zeigen, dass dieser Palladium-Doppelatomkatalysator bei 100 °C eine vollständige Acetylenumwandlung erreichen kann, mit einer Ethylenselektivität von 93,2 %, und während eines 100-stündigen kontinuierlichen Stabilitätstests keine Deaktivierung zeigte.
Aus technologischer Sicht liegt der Kern dieses Erfolgs nicht nur darin, die Aktivzentren von herkömmlichen Palladium-Nanopartikeln auf atomare Dispersion voranzutreiben, sondern auch darin, durch Palladium-Doppelatom-Zentren gleichzeitig Umwandlungseffizienz und Produktkontrolle zu gewährleisten. Für den Acetylen-Halbhydrierungsprozess bedeutet dies, dass eine neue Katalysatorlösung zur Verringerung der Verluste durch übermäßige Ethylenhydrierung gefunden wurde. Wenn sich die anschließende Skalierungsvalidierung erfolgreich fortsetzt, könnte der Palladium-Doppelatomkatalysator einen neuen technischen Weg für die Verbesserung der Qualität, die Senkung des Verbrauchs und die hochselektive Katalyse in Ethylenanlagen bieten.
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