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LDH表面微结构调控Ru单原子光催化剂加氢选择性的研究

批准号:
22072176
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
郑占丰
学科分类:
催化化学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
郑占丰

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
选择性催化加氢是极为重要的工业基本单元反应,世界上大约有25%的化工过程的其中一步需要用到加氢工艺。在加氢体系中存在多个可加氢的官能团时,在传统催化剂上往往发生低选择性加氢或过度加氢的现象,高选择性地获得目标产物仍存在巨大挑战。基于申请人最新的研究结果,为解决催化加氢的选择性问题,本项目提出基于LDH负载Ru单原子催化剂在可见光下实现选择性加氢的新思路:1)利用LDH表面的缺陷及官能团等微结构,调控负载的Ru单原子电子结构实现靶向官能团的优先吸附形成表面化合物,进而吸光发生电子跃迁实现活化;2)通过在LDH表面构筑协同反应位,辅助实现吸附、活化及脱附过程。本项目的实施将对进一步设计高效、高选择性的金属加氢催化剂及理解加氢反应机理提供实验及理论依据。
英文摘要
Selective catalytic hydrogenation is an extremely important industrial basic unit reaction, and about 25% of the chemical industrial processes in the world requires hydrogenation step. When there are multiple reducible functional groups co-exist in the reaction system, the phenomenon of low-selective hydrogenation or over hydrogenation is often occurred on traditional catalysts. The synthesis of target product in a highly selective manner is still a great challenge. Based on our latest study, we proposes a new idea for the realization of selective hydrogenation under visible light on Ru/LDH single atomic catalyst: 1) The electronic structure of Ru single-atom catalyst is adjusted by utilizing the microstructures such as defects and surface groups of LDH surface to achieve the priority adsorption of the targeting group, which then forms a Ru-surface complex compound and realize activation under light irradiation. 2) The adsorption, activation and desorption processes are assisted by constructing a synergistic reaction site on the surface of LDH. The implementation of this project will provide experimental and theoretical basis for the further design of highly efficient and highly selective metal hydrogenation catalysts and profound understanding of hydrogenation reaction mechanism.
控制加氢反应的选择性具有非常重要的经济效益及实际意义,为控制负载型金属催化剂加氢反应选择性,针对催化剂金属位点往往同时是氢及待加氢基团的活化中心,而金属中心加氢反应选择性较难控制这一问题,采用“催化剂表界面微结构调整策略”及“位点分离策略”构筑“双活性中心”新型催化剂结构,调整活性位点对不同官能团的选择性吸附及活化能力,实现氢与待加氢基团分别在不同位点选择性高效活化,从而实现反应选择性及活性提升,过程中光或热提供关键基元步骤中活化特定键所需的能量进一步提升活性。此外,本课题进一步拓展了该设计理念的应用范围,基于活性位点一般是具有特殊电负性结构及几何结构的功能位点的理解,针对反应物及中间产物的结构及反应路径等特点进行活性位点结构的设计与调控实现反应选择性控制。
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