用于乙醇脱氢生成乙醛的纳米结构双金属（Cu,Ni）/SiO2催化剂

《ACS Applied Nano Materials》：Nanostructured Bimetallic (Cu,Ni)/SiO2 Catalysts for the Dehydrogenation of Ethanol to Acetaldehyde

气凝胶辅助溶胶-凝胶法制备了Cu/Ni负载SiO2催化剂，优化了金属分散及合金化效果，在673 K低温下实现乙酸醛产率6.0 g/g cat h，显著优于现有催化剂的抗烧结性和活性表现。

　　

将生物乙醇转化为有用的平台化学品（如乙醛）需要开发更高效、更稳定的催化剂。在非氧化脱氢反应中，传统上使用基于铜纳米粒子的催化剂在惰性气氛下于较高温度下进行催化，催化剂失活通常是由于碳质物种的沉积和活性相的烧结导致的。为了提高抗烧结性能并增强低温下的催化活性，我们利用气溶胶辅助的溶胶-凝胶工艺制备了介孔双金属（Cu,Ni）/SiO₂催化剂。这种特殊的制备方法确保了金属在硅酸盐基质中充分分散，随后通过煅烧促使金属析出并形成纳米粒子。在保持总金属负载量恒定（7.4 wt%）的情况下，我们研究了用Cu替代Ni对金属纳米粒子形态的影响。当Ni的负载量在1.4 wt%到3.7 wt%之间时，Ni倾向于在载体表面富集形成纳米粒子；而Cu则部分嵌入硅酸盐基质中。相反，当Ni的负载量较低（0.1 wt%）时，会形成真正的合金纳米粒子，两种金属实现了紧密混合。这种催化剂在673 K的温度下表现出高达6.0 g_AcAg_cat^–1 h^–1的乙醛产率，优于现有的最佳催化剂。