近日，中國科學技術大學曾杰教授研究團隊與電子科技大學夏川教授、鄭婷婷研究員團隊合作，研發了配位不飽和銅納米點催化劑，實現了高活性電催化乙炔半加氫制乙烯并用于乙烯純化。
研究團隊通過催化劑的開發、反應機理的研究以及反應器的設計，實現了高效率乙炔除雜制備聚合級乙烯，為未來電催化乙烯純化高效催化劑的設計帶來了啟發。
乙烯是重要的化工原料，代表了一個國家的石化工業水平。工業制取乙烯的過程中會產生0.5%～3%乙炔。乙炔雜質在乙烯聚合時會不可逆地毒化齊格勒—納塔聚合催化劑，致其失活。雖然傳統熱催化乙炔半加氫過程可以將乙炔雜質轉化為乙烯，但高溫高壓的運行條件、價格高昂的鈀基催化材料以及轉化率低、選擇性差等問題限制了其進一步發展。
隨著新能源發電技術的迅速發展，電力成本下降，在乙烯純化方面，電催化乙炔半加氫技術已經具備與傳統能量密集型熱催化過程競爭的潛力。但目前研究的高乙炔電化學活性銅基催化劑仍面臨析氫等副反應的競爭，除雜效果不理想。基于此，研究團隊開發了配位不飽和銅納米點催化劑，實現了連續生產聚合級乙烯，在此過程中乙炔濃度低于百萬分之一，同時具有優異的長期穩定性。
研究人員通過原位電還原的方法合成了銅納米點作為電化學乙炔半加氫的催化劑，在純乙炔氣流下評估催化劑活性時發現，在較寬的電流密度范圍內，配位不飽和銅納米點催化劑對乙烯的法拉第效率均超過90%，并在-350毫安/平方厘米的電流密度下達到最高值95.6%。通過原位電化學微分質譜發現，配位不飽和銅納米點催化劑具有更高的產乙烯起始正電位。
此外，研究人員還設計了一種膜電極反應器用于持續制備聚合級乙烯。在電極面積為25平方厘米的膜電極反應器中，在10～50標準立方厘米/分鐘的不同氣體流速下，配位不飽和銅納米點催化劑均能將0.5%乙炔雜質完全轉化為乙烯。此外，隨著流速的增加，乙烯的選擇性呈上升趨勢，當流速大于20毫升/分鐘時，乙烯的選擇性保持在90%以上;當流速為50毫升/分鐘時，乙烯的選擇性達到93.6%。值得注意的是，研究人員成功在50標準立方厘米/分鐘的流速下，連續純化粗乙烯合成聚合級乙烯130小時，剩余乙炔低于百萬分之一，并且全池性能幾乎沒有衰減。
中華人民共和國國家發展和改革委員會 中華人民共和國工業和信息化部 中華人民共和國應急管理部 中華人民共和國生態環境部 中華人民共和國科學技術部 中華人民共和國財政部 中華人民共和國商務部 中國石油和化學工業聯合會
江蘇省發展和改革委員會 江蘇省工業和信息化廳 江蘇省財政廳 江蘇省生態環境廳 江蘇省科學技術廳 江蘇省商務廳 江蘇省應急管理廳 江蘇省市場監督管理局 江蘇省統計局
北京市化學工業協會 天津市石油和化工協會 遼寧省石油和化學工業協會 內蒙古石油和化學工業協會 重慶市石油與天然氣學會 河北省石油和化學工業協會 山西省化學工業協會 吉林省能源協會 黑龍江省石化行業協會 浙江省石油和化學工業行業協會 安徽省石油和化學工業協會 福建省石油和化學工業協會 江西省石油和化學工業協會 河南省石油和化學工業協會 湖北省石化行業協會 湖南省石油化學工業協會 廣東省石油和化學工業協會 海南省石油和化學工業行業協會 四川省化工行業協會 貴州省化學工業協會 云南省化工行業協會 陜西省經濟聯合會 甘肅省石化工業協會 青海省化工協會
電話：協會：025-8799064 學會：025-86799482
會員服務部：025-86918841
信息部：025-86910067
傳真：025-83755381
郵箱：jshghyxh@163.com
郵編：210019
地址：南京市夢都大街50號東樓(省科技工作者活動中心)5樓
增值電信業務經營許可證：蘇B2-20110130
備案號：蘇ICP備13033418號-1
