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一种可替代贵金属金或银的铜催化剂

文章作者:www.cs-vaccine.com发布时间:2019-11-02浏览次数:1606

最近,中国科学院大连化学物理研究所的孙健研究小组发现了一种可以取代贵金属金或银的铜催化剂。它在催化加氢反应中表现出与传统铜催化剂完全不同的性能,并且接近金或银。相关研究成果发表在12月22日出版的Science Advances上。

几乎所有的贵金属都可以用作催化剂,但它们太贵了

原子的外围电子结构通常决定金属的化学性质。金,银和铂族金属的电子结构是稳定的,因此它们具有很强的化学稳定性。在正常条件下,它们不易与其他化学物质发生化学反应。贵金属。

几乎所有贵金属都可用作催化剂,但通常使用铂,钯,铑,银,钌等,其中铂和铑是最广泛使用的。它们的d电子轨道未被填充,表面易吸附反应物,强度适中,有利于中间体“活性化合物”的形成,具有较高的催化活性,还具有综合优良的性能,如高耐温性,抗氧化性和耐腐蚀性。成为最重要的催化剂材料。虽然贵金属具有良好的催化性能,但由于其价格昂贵,它们在实际应用中受到限制。

与金和银相比,同一族的非贵金属铜更容易失去外围电子,并且在催化反应中更容易被氧化。在催化反应中,例如氧化或氢化,金属铜通常表现出零价和一价铜的化学状态。因此,铜催化剂不是化学稳定的。

与贵金属相比,铜金属更容易获得且更便宜。因此,研究小组试图通过高能等离子体流轰击改变铜的外围电子结构,使铜在催化反应中表现出贵金属金和银的特性。保持零价可以取代金和银催化剂。

研究人员将等离子体流轰击铜以改变其电子结构的过程与铜催化剂的“冷冻”处理进行了比较。它采用磁控溅射装置,通过等离子体氩气在电场作用下产生的高能粒子流直接轰击铜金属靶,使金属铜以原子形式均匀沉积在载体表面。通过“冷冻”方法处理的铜催化剂可以用昂贵的贵金属催化剂代替,从鸡的华丽转向凤凰。

实验表明,“冷冻”铜作为催化剂,没问题

草酸二甲酯的催化氢化是通过合成气从煤中生产乙二醇等醇类化学品的重要中间过程之一。铜催化剂通常在三个步骤中催化反应,包括初始氢化以形成乙醇酸甲酯,继续氢化以产生乙二醇(170-230℃),以及乙二醇的深度氢化以产生乙醇(230-280℃)。