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十倍效率:二氧化硅载体有望替代传统氧化铝载体
2021年07月12日 发布 分类:技术前沿 点击量:156
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7月9日,科学Science发布了一项由密歇根大学和壳牌石油开发的新型催化剂,这种催化剂由二氧化硅负载铂和锡纳米颗粒组成,从天然气中制取丙烯的效率是目前商用氧化铝载体催化剂的10倍。

论文链接:DOI: 10.1126/science.abg7894

在制造业供应链遭受重创的2020年里,另一种短缺正使制造商和消费者的生活遭遇麻烦——塑料、食品包装、汽车零部件、服装、医疗和实验室设备以及无数其他依赖它们的物品。在美国进行页岩气革命后,人们一直在努力寻找一种从页岩气成分丙烷高效生产丙烯的方法,催化剂正是关键一环。

传统上,炼油厂生产丙烯的方法是用大量的蒸汽裂解炉将石油原料分解成较轻的碳氢化合物分子。但页岩气裂解生产丙烯的效率一直很低。当前催化剂效率低下的原因之一是它们需要向工艺中添加氢气,新型催化剂可以有效地从丙烷中生产丙烯,无须另外加氢。

丙烷脱氢设施

目前催化剂中使用的氧化铝会与锡发生反应,导致锡从铂中分离并分解催化剂,影响催化剂寿命。新催化剂的关键创新在于它如何使用二氧化硅作为铂和锡纳米颗粒的支撑结构。麻省理工大学博士后研究员、论文第一作者Ali Hussain Motagamwala说:“以前曾尝试用二氧化硅作为铂锡纳米颗粒的载体,但传统的合成技术不够精确,无法实现铂和锡之间的紧密相互作用。我们克服了这个问题,首先合成了一种具有良好相互作用的铂锡配合物。然后,我们将这种复合物支撑在二氧化硅上,以产生一种非常明确的催化剂,在非氧化丙烷脱氢过程中,该催化剂具有活性、选择性和稳定性。”

但是,这种新型催化剂的商业化还需要解决再生问题。尽管目前的催化剂寿命很短,但化学工业已经开发出一套复杂的系统,可以快速有效地再生污染的催化剂,新催化剂需要开发类似的系统。

编译 YUXI


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