金属所/北大JACS:高密度配位不饱和Zn催化剂高效烷烃脱氢 2023年9月29日 上午11:21 • 顶刊 • 阅读 22 目前,探索非贵金属烷烃脱氢催化剂及其催化机理是催化领域的研究重点。基于此,中国科学院金属研究所刘洪阳研究员、王晓辉研究员和北京大学马丁教授等人报道了一种高密度配位不饱和锌阳离子(Zncus)催化剂,用于乙苯(EB)直接脱氢(DDH)制苯乙烯(ST)。该催化剂在反应中表现出良好的催化性能(初始EB转化率约为40%,ST选择性超过98%)和优异的再生能力,主要归功于硅酸锌表面Zn活性位点的高密度(HD)分布和高稳定性结构(HD-Zncus@ZS)。 为研究EB在Zncus活性位点上的脱氢途径,作者通过DFT计算构建了一个稳定的α-Zn2SiO4(010)表面。需注意,HD-Zncus@ZS催化剂的FT-IR光谱证实其表面存在羟基,因此优化后的α-Zn2SiO4(010)表面结构被羟基化。 本文利用DFT计算优化后表面结构上EB DDH的能势图、吉布斯自由能和势图:EB分子首先接近催化剂表面形成Ph-CH2CH3*(步骤0~1),EB的吸附能为-0.07 eV。第一个C-H键断裂发生在EB分子的乙基α-C上(步骤1~2)。从Ph-CH2CH3*到Ph-CHCH3*的反应势垒和热能分别为0.66和0.54 eV,由H原子与Zn原子形成Zn-H键。 当乙基上的第二个C-H键断裂时(步骤2~3),从Ph-CHCH3*到Ph-CHCH2*的反应势垒和反应热分别为0.18 eV和-0.88 eV,由H原子与O原子结合形成O-H键。之后,两个H原子结合生成H2并进行解吸(步骤3~4)。H2的解吸能为1.74 eV,ST的解吸能为0.16 eV(步骤5),说明H2的生成是反应的速率决定步骤。结果表明,Zn位点可以有效稳定反应过渡态,促进后续反应。 High-Density Coordinatively Unsaturated Zn Catalyst for Efficient Alkane Dehydrogenation. J. Am. Chem. Soc., 2023, DOI: 10.1021/jacs.3c06311. 原创文章,作者:Gloria,如若转载,请注明来源华算科技,注明出处:https://www.v-suan.com/index.php/2023/09/29/475851b081/ 催化 赞 (0) 0 生成海报 微信扫码分享 相关推荐 刘文柱/刘正新Nature Energy,实现>25%的硅基太阳能电池转换效率! 2023年10月14日 大工邱介山/于畅ACS Energy Lett.:甲醇介导的氨电合成 2023年10月10日 Nature Catalysis:首次报道!MOF基自适应DMSPs光催化CO2为CH4 2021年8月25日 黄云辉&李真AEM:氧化还原介质激活死锂的通用选择原则 2023年10月7日 孙学良/康俊/张亮EnSM: -10~40 °C宽温度范围稳定运行的高容量锂硫电池 2023年10月13日 四川大学顾成团队,最新Nature子刊! 2023年11月11日