西北工大张健教授团队在电催化乙炔半氢化制聚合级乙烯获重大进展
近日,国际著名期刊《自然•催化》( Nature Catalysis )在线发表了 西北工业大学化学与化工学院张健教授团队 与多家科研单位合作完成的题为" Selective electrocatalytic semihydrogenation of acetylene impurities for the production of polymer-grade ethylene "的研究论文。
乙烯作为近现代工业中一类重要的化工原料,被广泛用于合成诸多下游聚合产品。其中,聚乙烯占总乙烯消费量的59%,是消费量最大的乙烯下游产品。然而,工业上通过蒸汽裂解生产的乙烯中一般含有0.5-3%的乙炔杂质难以分离,该杂质将导致聚合催化剂中毒失活,严重降低聚乙烯产品质量。因此,有效去除乙烯中的微量乙炔是提升下游聚乙烯质量的首要关键技术。
当前,工业领域和基础研究都聚焦于利用热催化氢化技术将乙炔杂质转化为乙烯,但该技术反应温度较高(100-250℃)、消耗过量氢气作为氢源、且依赖于贵金属Pd基催化剂。相比之下,利用可再生能源产生的电能,在常温常压下驱动电催化乙炔杂质半氢化是一种极具前景的技术路线。然而,1964年以来,由于高性能催化剂的缺失和乙炔在电解质里的极低溶解度,电催化乙炔半氢化研究进展缓慢,性能远低于热催化技术和工业中去除乙炔杂质的指标要求(<5 ppm)。
针对以上关键问题, 西北工业大学化学与化工学院张健教授团队 通过构建具有三相界面的电催化反应体系,基于原位合成的铜纳米枝晶催化剂,在空速高达9.6×104ml gcat-1h-1的条件下将粗乙烯中乙炔杂质浓度从10,000 ppm大幅度去除至4 ppm,实现了聚合级乙烯的连续生产。借助电化学实验、原位光谱学表征和理论模拟等手段揭示了铜基催化剂表面乙炔/乙烯吸脱附过程对其电催化性能的影响机制。同时,该电催化方法普适于丙烯中丙炔或1, 3-丁二烯中丁炔的选择性半氢化。相较于传统热催化,电催化炔烃半氢化在常温常压条件下进行,水为氢源,绿色无污染,非贵金属铜为催化剂,有效降低生产成本。 结合乙炔除杂和新能源电力技术,电催化乙炔半氢化也有望成为乙烯绿色生产新技术。
图1.两种乙炔加氢过程对比情况。(a)传统热催化路线;(b)新型电催化路线。
图2.炔烃半氢化生产聚合级烯烃。(a)乙烯中乙炔浓度与电流的关系;(b)乙烯中乙炔浓度与气体流速的关系;(c)连续生产聚合级乙烯的稳定性测试;(d)丙烯中丙炔浓度与电流的关系;(e) 1,3-丁二烯中丁炔浓度与电流的关系。
2020级博士生卜军为第一作者 ,西北工业大学为第一单位,我校化学与化工学院张健教授为第一通讯作者,德国德累斯顿工业大学Xinliang Feng教授为共同通讯作者。该研究工作由张健教授团队、德国德累斯顿工业大学Xinliang Feng教授及西湖大学王涛教授团队合作完成。该研究得到了国家自然科学基金、陕西省自然科学基以及中央高校基本科研业务费的大力支持。同时感谢西北工业大学分析测试中心在材料表征方面的支持。
来源:西北工业大学
论文链接:
https://www.nature.com/articles/s41929-021-00641-x
有惊无险!美国波音飞船已对接国际空间站,仍离不开俄火箭发动机据报道,美国波音公司的星际线载人飞船(CST100Starliner),已经于5月21日成功对接国际空间站,并向国际空间站运送了220多公斤的食品等物资。波音的这款载人飞船也被某些
哈勃望远镜在星系团附近发现了一条离地球很近的星河航天新闻门户网站AstroNews报道了一张哈勃望远镜的照片,其中有一条发现的恒星形成河一组31个星系。四个矮星系距离地球1。66亿光年,以宇宙标准来看,这是一个相对较小的距离。在
浙大学者发现巨行星轨道的不稳定发生在太阳系演化的早期据悉,诸多太阳系的观测,均支持四大巨行星曾经发生过剧烈的轨道动荡。但是这一事件发生在何时,由何种机制触发在学界一直并未达成共识。前人模型(Nicemodel,由模型提出者来自法国尼
欧洲航天局探测器任务准备近距离观察可能存在生命的木星卫星该航天器最近达到了完全集成的里程碑。将所有航天器的硬件整合在一起,这艘飞船现在第一次完全完成并准备好进行测试。它已被转移到法国图卢兹的空中客车工厂,在2023年4月发射前进行最终测
宇宙边缘,他竟然遇到那个神话中的人物宇宙究竟有没有边缘,如果有边缘,边缘之外又是什么?对于陈极而言,这个答案或许马上就要揭晓。轰隆!伴随着一声震天巨响,宇宙飞船破开最后的空间屏障。这就是宇宙的边缘!陈极无限惊叹。原来
月饼星球传说在茫茫宇宙之中,有一个完全由月饼构成的星系。星系的中间是一块巨无霸的恒星月饼,有八个大小不一的行星月饼围着它旋转。这八个行星月饼的口味分别是莲蓉馅儿,豆沙馅儿,火腿馅儿,蛋黄馅
引力产生的原因一些人认为,引力是时空扭曲产生的。但爱因斯坦是根据麦克斯韦光速不变假设逆推出时空扭曲。实验证明,在引力场中,光的传播路径是弯曲的。但根据光速不变假设,光在真空中是以直线传播的,速度
地球真的有一个固体的内核吗地球的内核是怎样的?地核是地球的核心部分,位于地球的最内部。半径约有3470km,主要由铁镍元素组成,高密度,地核物质的平均密度大约为每立方厘米10。7克。温度非常高,有40007
若宇航员在太空中死亡,尸体会不会腐烂?会经历怎样的过程?此前,有个将人的骨灰装在卫星上,并发射到太空的项目。当它飞过亲人的头顶时,就会通过APP进行提示,就好像亲人还在自己身边一般。人造卫星这种太空殡葬的方式曾经大火,还有人想到,太空环
来了!时速76000公里,640层楼高,巨大小行星将近距离靠近地球小行星是飞行的太空岩石,偶尔出现在科幻电影中,在电影里一般都是毁灭世界的角色,一颗大点的小行星可以直接将地球砸个窟窿,没有什么生命能存活。我们耳熟能详的恐龙灭绝事件很可能就是直径1
娴姐带你叹世界到东盟城埠里看恐龙东盟城埠里真品恐龙化石展馆今天开馆啦,娴姐带你叹世界,近距离观看恐龙化石!在漫长的地质年代里,地球上曾经生活过无数的生物,这些动物死亡后的遗体或是生活时遗留下来的痕迹,许多都被当时