Onderzoekers ontwikkelen niet-edele nikkelkatalysatoren voor propyleenepoxidatie in de gasfase

Propyleenoxide (PO) is een chemisch tussenproduct met een hoge toegevoegde waarde. Vergeleken met traditionele methoden voor de productie van PO is de directe epoxidatie van propyleen met behulp van H₂ en o₂ Het is een groene, efficiënte en duurzame aanpak. De Au-katalysator die momenteel bij deze aanpak wordt gebruikt, is echter erg duur en heeft beperkte reserves. Daarom is het dringend nodig om zeer actieve, niet-edele katalysatoren voor propyleenepoxide te ontwikkelen.

Een onderzoeksteam onder leiding van professor Chen Xinqing van het Shanghai Advanced Research Institute (SARI) van de Chinese Academie van Wetenschappen stelde niet-edele nikkelkatalysatoren voor, ondersteund door zeoliet titaniumsilicaat-1 (TS-1), dat uitstekende katalytische prestaties vertoont in propyleenepoxide in de gasfase.

De onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in ACS-stimulatie Op 27 juli.

De onderzoekers synthetiseerden een reeks niet-edele Ni/TS-1-katalysatoren door middel van afzettingsmethode. Ze ontdekten dat de sterke metaal-ondersteuningsinteractie tussen de nikkelnanodeeltjes en TS-1 de reden was voor hun goede katalytische prestaties bij de epoxidatie van propyleen in de gasfase.

De met 2% Ni/TS-1 bereide katalysator bereikte een hoge PO-selectiviteit van 76,8% en een PO-productiesnelheid van 151,9 g PO/(h Kgcat). De stabiliteit op lange termijn bij 200°C bedroeg meer dan 20 uur.

Bovendien onderzochten de onderzoekers de verschillende eigenschappen van de katalysator om het reactiemechanisme te begrijpen met behulp van in situ technieken. De resultaten toonden aan dat metallisch nikkel de reactie tussen waterstof en zuurstof versterkte voor de in situ synthese van H₂Hoi₂ Het propyleen wordt vervolgens geoxideerd tot PO. Uit theoretische berekeningen bleek dat de passivatielaag op het nikkeloppervlak de productie van H₂Hoi₂.