ACS Catal.: 表面酸性对负载型催化剂活性Ni单位点形成和性能的影响

雨辰

2021-03-05

正丁烯的二聚是合成C8烃的有吸引力的工业方法，C8烃是高辛烷值汽油或增塑剂生产中间体的重要组分。镍基催化剂因其高催化活性而被确立为最有效的催化剂。但是，这种催化剂无法分离，并且经常会因所用溶剂中存在的微量氮和/或含氧极性化合物而失活。相反，非均相OCTOL工艺使用双官能负载镍催化剂，更环保，更易于使用。

此外，有迹象表明酸性表面位点对于产生高密度的活性和选择性Ni单位点很重要，然而，它们的特殊性质对这些位点的形成和稳定的影响仍有争议。

有鉴于此，罗斯托克大学莱布尼茨催化研究所A. Brückner等人，研究了通过使用具有不同Al/Si比的SiO₂-Al₂O₃载体建立的一系列具有相同Ni含量但具有不同表面酸度的催化剂。

本文要点

1）通过用Ni(Cp)₂浸渍制备了一系列具有相同Ni含量但具有不同Al/Si比的Brønsted和Lewis酸位比的负载Ni/SiO₂-Al₂O₃催化剂，并在工业相关条件下用operando高压EPR和原位傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析，得出表面酸性，Ni位点性质和催化性能之间的关系。

2）EPR监测到不同Ni⁺单位点和铁磁Ni团簇的形成，而对Ni²⁺则没有监测到。为了弥补这一不足，利用吸附CO的FTIR光谱分析了+1和+2价态Ni单位点的相对数量和分布。该方法也用于分析Brønsted和Lewis酸位点暴露在表面的相对数量。

3）因此，可以得出关于不同的Ni表面位点的形成及其对催化性能的作用的全面描述。结果表明：Brønsted位点具有正负两方面的作用：(1)它们稳定了活性Ni，而Lewis位点对催化性能的影响不显著；(2)它们促进了不希望的C8产物。因此，最佳催化剂应该在Brønsted表面位点附近含有最多的单一Ni位点，而后者的过量必须避免以抑制异构化。

参考文献：

T. Huyen Vuong et al. Role of Surface Acidity in Formation and Performance of Active Ni Single Sites in Supported Catalysts for Butene Dimerization: A View inside by Operando EPR and In Situ FTIR Spectroscopy. ACS Catal., 2021.

DOI: 10.1021/acscatal.0c04894

https://doi.org/10.1021/acscatal.0c04894