我室能源与环境小分子催化研究中心（509组群）邓德会研究员、于良研究员团队和大连理工大学化学学院黄瑞研究员合作，在乙炔（C2H2）加氢制乙烯研究中取得新进展，团队利用硫化钨限域钯原子（Pd/WS2）催化剂实现常温常压、高活性、高稳定性乙炔加氢制乙烯，该工作为温和条件下乙烯生产提供了新的途径。
乙烯（C2H4）是化学工业重要的基本原料，目前主要通过石脑油高温裂解工艺生产，工艺流程复杂、能耗较高。由于石油资源的过度消耗以及我国高的原油进口依存度，开发乙烯多元化生产路径具有重要意义。结合我国“富煤贫油”的资源禀赋，通过煤制乙炔，再经乙炔加氢制乙烯，是替代传统石油基乙烯生产路线的一种具有前景的途径。然而，目前乙炔加氢制乙烯常用于乙烯中痕量乙炔的去除，较高的反应温度（>100℃）导致选择性难以控制，以及存在能耗较高、易积碳和稳定性差等缺点。因此，开发低温、高活性、高稳定性的乙炔加氢制乙烯新途径具有重要意义。
邓德会团队长期致力于能源与环境小分子的催化转化研究，前期在小分子加氢制高值化学品的催化新反应和新过程上取得了系列进展（Nat. Catal.，2023；Nat. Commun.，2023；Nat. Catal.，2021；Nat. Commun.，2021）。在此基础上，该团队开发了WS2限域Pd原子催化剂，直接在常温常压下实现了乙炔加氢制乙烯，C2H4转化率>99%，C2H4选择性>70%，C2H4生成速率达1123 molC2H4 molPd-1 h-1，比典型的PdAg/Al2O3和商业Lindlar催化剂高4倍，500小时稳定运行基本无失活。团队通过球差电镜、原位谱学和理论计算研究证实，在WS2硫原子配位的限域作用下，缺失部分电子的Pd原子同时具有较高的H2解离能力、乙炔加氢能力和乙烯脱附能力，因此获得高的乙炔转化活性和乙烯选择性。这项工作为煤基乙炔制乙烯的低温、低碳排放生产提供了科学和技术支撑。
相关研究成果以“Ambient-condition acetylene hydrogenation to ethylene over WS2-confined atomic Pd sites”为题，发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上。上述工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助。（文/图 张望望、黄瑞）
文章链接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-53481-1
