Et forskerteam ledet af Wang Guozhong fra Hefei Institutes of Physical Science of the Chinese Academy of Sciences har udviklet en ny metode til præcist at kontrollere størrelsen på nikkel (NI) -partikler i katalysatorer, hvilket forbedrer deres ydeevne i hydrogeneringsreaktioner.
Resultaterne, der blev offentliggjort i Avancerede funktionelle materialertilbyder ny indsigt i katalysatordesign til industrielle applikationer.
Katalysatorer spiller en afgørende rolle i accelererende kemiske reaktioner uden at blive konsumeret, og størrelsen på metalpartikler i dem er en nøglefaktor, der påvirker deres præstation.
Mens større Ni-partikler indeholder flere højkoordinationssteder, der letter brintdissociation, domineres mindre partikler af lavkoordinationssteder, der forbedrer reaktantadsorption. At opnå præcis kontrol over disse partikelstørrelser har været en langvarig udfordring inden for katalysatorudvikling.
I denne undersøgelse syntetiserede forskerne mesoporøs silica og anvendte en strategi, der justerede molforholdet mellem ethylendiamin (EDA) til Ni for at skabe Ni/MS -katalysatorer med forskellige Ni -partikelstørrelser. Ved hjælp af en kombination af eksperimentelle og teoretiske tilgange analyserede de, hvordan disse størrelsesvariationer påvirker hydrogenering af vanillin, en nøgleaktion i fin kemisk produktion.
Ved at justere partikelstørrelse kan forskere optimere katalysatorpræstation og produktselektivitet, selvom det har været udfordrende at finde præcise kontrolmetoder.
Ved hjælp af en kombination af eksperimentelle og teoretiske tilgange analyserede de, hvordan disse størrelsesvariationer påvirker hydrogenering af vanillin, en nøgleaktion i fin kemisk produktion. De fandt, at hydrogenering af vanillin til 2-methoxy-4-methylphenol (MMP) viste en spids produktivitet med Ni/MS-4.8-katalysatoren, som havde mellemstore partikler.
De demonstrerede endvidere, at lavkoordinerede Ni-atomer forbedrer reaktantadsorption, mens højkoordinerede Ni-atomer fremmer effektive brintdissociation, hvilket fører til forbedret katalytisk ydeevne.
Dette gennembrud giver en ny vej til optimering af katalysatordesign, der baner vejen for mere effektive og selektive hydrogeneringsreaktioner.