Nature Commun：Pd催化剂催化丁烯加氢反应的晶面和粒径效应

纳米

2021-10-22

Pd催化剂上进行丁烯加氢/异构反应与Pd催化剂的粒径大小有关，但是相关机理并未得到很好的研究和理解。有鉴于此，维也纳技术大学Günther Rupprechter等报道通过结构明确的催化剂、气氛压力中考察反应动力学、DFT计算模拟、微动力学模型建模等进行结合，实现了对催化剂表面结构的性质、表面晶面的含量相关的纳米粒子粒径对催化反应活性的影响。

 本文要点：

（1）

作者考察了丁烯在Pd催化反应中，Pd催化剂的粒径与加氢反应、异构反应两种反应的影响，发现影响催化反应选择性的关键之处在于Pd纳米粒子晶面种类和晶面粗糙度。分别合成了晶面结构较好的>4 nm Pd纳米粒子催化剂，~4 nm的混合纳米粒子催化剂，具有粗糙界面结构的<4 nm Pd纳米粒子催化剂。

（2）

通过超高真空建模，环境气氛中进行催化反应，考察催化反应中的选择性，随后通过DFT计算模拟分别对（111）、（100）、（110）、（211）晶面Pd催化剂进行建模，考察催化剂晶面对催化反应活性的影响。

几种晶面上的异构反应能垒都比较低，说明相对于加氢反应，异构化更容易进行，丁烯的异构化反应没有显著的催化剂粒径效应。但是对于加氢反应而言，具有非常显著的结构变化特点，其中（111）晶面上具有更低的氢化反应能垒。

参考文献

Genest, A., Silvestre-Albero, J., Li, WQ. et al. The origin of the particle-size-dependent selectivity in 1-butene isomerization and hydrogenation on Pd/Al₂O₃ catalysts. Nat Commun 12, 6098 (2021).

DOI: 10.1038/s41467-021-26411-8

https://www.nature.com/articles/s41467-021-26411-8