_ Cale interfacială promovată de perturbații electronice pentru o disociere ușoară C-H

19:39 2024-03-18 science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu

_ Cale interfacială promovată de perturbații electronice pentru ușurință Disocierea C–H

Catalizatorii pe bază de Pt au fost folosiți pe scară largă în procesele de dehidrogenare catalitică a propanului (PDH), jucând un rol crucial în producția de propilenă. Cu toate acestea, catalizatorii monometalici Pt prezintă adesea o selectivitate inferioară a propilenei datorită hidrogenolizei, dezactivării rapide din depozitele de cocs și sinterizării nanoparticulelor. Pentru a face față acestor provocări, au fost introduse diferite metale (Sn, Zn, Ga, Co etc.) pentru a spori selectivitatea și stabilitatea catalizatorilor pe bază de Pt.

De obicei, formarea aliajelor metalice, responsabile pentru modularea structurii geometrice și electronice a Pt, este considerat un factor primar care contribuie la îmbunătățirea performanței. Cu toate acestea, această modificare tinde să suprime capacitatea Pt de a activa legăturile CH, un aspect critic în reacțiile de dehidrogenare.

Activarea legăturilor C-H puternice în moleculele de alcan necesită un aport de energie semnificativ, rezultând bariere relativ mari. pentru procesul de dehidrogenare. Pentru a spori și mai mult eficiența catalitică a catalizatorilor pe bază de Pt în PDH, un proiect mai complicat al centrelor active cu o capacitate robustă de a activa propanul și o selectivitate ridicată pentru propilenă rămâne un efort necesar.

Recent, o cercetare. Echipa condusă de prof. Yong Wang de la Universitatea Zhejiang, China, a raportat o cale interfacială remarcabil de eficientă pentru scindarea simplă a legăturilor C-H la interfața Pt-GaOx prin inducerea site-urilor O prin perturbarea electronică a Pt. Speciile Ga2O3 de pe Pt (111) acționează ca o punte, permițând o dehidrogenare ușoară.

Acest proces implică ionizarea moleculei de propan la un proton și o deplasare ușoară a alchilului, urmată de o revărsare lină de H la temperaturi ridicate. Important este că acest mecanism diferă semnificativ de mecanismul radical observat pe suprafețele monometalice și/sau aliate de Pt.

Rezultatele au fost publicate în Chinese Journal of Catalysis.

Calculele teoriei funcționale a densității dezvăluie că situsurile de oxigen ale speciilor Ga2O3 de pe suprafața Pt prezintă stări de O 2p mai înalte și o densitate considerabilă a stărilor în jurul nivelului Fermi din cauza perturbării electronice a Pt-ului subiacent.

În consecință, aceste site-uri prezintă o afinitate pronunțată pentru H și o barieră energetică excepțional de scăzută (mai puțin de 0,30 eV) pentru disocierea C-H. În plus, componenta de oxid de Ga contribuie și la modificarea structurii geometrice a nanoparticulelor de Pt. Această modificare duce la o reducere a dimensiunii ansamblului, promovând producția selectivă de propilenă.

Catalizatorii proiectați Pt/Ga-Al2O3 demonstrează performanța lor superioară în reacția PDH în comparație cu catalizatorii de referință PtSn/Al2O3.

(Fluierul)