突破传统:镍掺杂银催化剂改写乙烯环氧化反应格局,大幅提升选择性

【字体: 时间:2025年02月21日 来源:SCIENCE 44.7

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  为解决乙烯环氧化反应中促进剂依赖 Cl、优化及理解其功能复杂的问题,研究人员开展镍(Ni)掺杂银(Ag)催化剂的研究。结果显示 Ni 能提升选择性,且与 Cl 协同增效。推荐科研读者阅读,了解该领域新突破。

  

编辑总结


镍的痕迹能够将负载型银乙烯环氧化催化剂的选择性提高到与添加烷基氯促进剂相当的水平。贾利勒等人的理论研究表明,银上的镍掺杂剂可以活化分子氧,而表面科学实验表明,镍可以稳定亲核氧,否则亲核氧会发生非选择性反应。百万分之一比例添加的镍能将选择性提高 25%,而添加氯还能使镍的效果再额外提升 10%。—— 菲尔?祖罗米

摘要


在过去 80 年里,氯(Cl)一直是乙烯环氧化反应的主要促进剂,该反应每年的价值约 400 亿美元。与未添加促进剂的银(Ag)相比(选择性约 55%),氯可使选择性提高约 25%。铯、铼和钼等促进剂各自能使选择性额外提高几个百分点,总体达到 90%,但它们对氯的依赖性使得优化和理解其功能变得复杂。我们采用理论指导的单原子合金方法,确定镍(Ni)作为银中的掺杂剂,能够通过活化分子氧(O?)促进选择性氧化,且不会与氧(O)结合过强。表面科学实验证实了 O?在 NiAg 上易于吸附 / 解吸,同时表明镍起到稳定非选择性亲核氧的作用。负载型银催化剂研究显示,以 1:200 的镍银原子比添加镍,无需通入氯气流即可使选择性提高约 25%,并且镍与氯协同作用,能使初始选择性进一步提高 10%。

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