沈陽材料科學國家（聯盟）實驗室催化材料研究部研究員蘇黨生、張建及博士王銳，與德國FritzHaber研究所、中科院長春應用化學研究所、克羅地亞研究人員合作，借助在納米金剛石外觀上高度彎曲的氧摻雜石墨烯活性結構，在無氧、無水蒸氣保衛的低溫前提下實現了乙苯直接脫氫制取苯乙烯，其催化活性大概為工業氧化鐵催化劑的3倍，反映過程中沒有積碳產生且納米金剛石催化劑外觀維持乾淨，在乙苯脫氫工業領域具有優良的應用前景。日前，這一研究成績以快訊格式在線發布在國際學術期刊《德國應用化學》上。
據介紹，苯乙烯是生產塑料和合成橡膠的主要根本有機原料。乙苯催化脫氫法是現在內地外工業生產苯乙烯的重要想法。
從烷烴直接脫氫工藝，工業採用的催化劑以金屬及其氧化物為活性成分，反映物烷烴分子在活化的同時也不可避免地形成碳沉積物，跟著反映的進行，催化劑的比外觀積、孔體積和活性中央數量將逐步下降，終極導致催化劑活性流失。因此，積碳一直是困擾烷烴轉化工業生產的關鍵疑問。傳統想法是添加堿金屬、稀土金屬氧化物等助劑適當延緩失活過程，或者引入大批水蒸氣進行原位消碳以保衛活性中央，由此導致能耗大批增加，經濟上不合乎邏輯。跟著化石資本的日益枯竭和環境保衛意識逐步完善，急迫要求開闢新一代節能、乾淨、高效的烷烴脫氫催化材料。
納米碳材料一般是由氣相沉積、弧光放電、激光燒蝕等激烈過程制取，含有大批的空位、空隙原子、線缺陷、界線等結威力彩如何選號碼構缺陷。此外，當石墨結構在某一維度的尺寸小到幾個納米時，為了到達結構不亂會天然發作彎曲，大樂透獎金分配比例導致石墨層內自由電子的局域化分布，進而提高部門結構缺陷的化學活性。途經簡樸的外觀修飾后，納米碳外觀將被修飾上含氧、氮等雜原子的飽和及非飽和官能團，進而具備一定的酸堿性質和氧化還原才幹。
研究人員發明，納米金剛石的碳原子并非完全的sp3雜化，外觀碳原子在較大的外觀曲率作用下發作部門石墨化，形成了獨特的金剛石—石墨烯的核殼納米結構。研究人員進一步採用同台灣彩券 期望值步輻射X射線光電子能譜察訪了外觀石墨烯結構的化學組成，發明氧原子含量在300℃時高達52，重要為飽和醚氧物種（C-O）和不飽和酮羰基氧物種（C=O），后者縱然在500℃時依然能夠不亂存在。
這項研究工作采取在無水蒸氣保衛的乙苯直接脫氫反映前提下，察訪了納米金剛石和代表工業氧化鐵催化劑的活性和不亂性。結局表明，反映開始5小時后，氧化鐵催化劑上轉化率由202趕快減低至71，而納米金剛石上轉化率則在120小時內高于205，苯乙烯選擇性高達973。反映后，氧化鐵上發作嚴重積碳，其活性外觀已被無序碳包裹；而納米金剛石的外觀結構則沒有明顯變化。研究人員採用原位紅外光譜和原位近台灣彩票相關規則常壓X射線光電子能譜深入研究了非金屬催化機理和誘導期內的活性減低威力彩包牌好處理由，直接驗證了不飽和酮羰基氧物種在直接脫氫反映中的決意性作用。乙苯分子中的苯環結構不發作吸附，飽和支鏈中C-H鍵的氫原子吸附在酮羰基氧上，并形成了一定數目的類代替香氣醇過渡中間體結構。在反映開始的誘導期內，酮羰基氧活性物種逐步被氫原子飽和，活性位數目的下降導致了活性的部門損失，採用空氣在較低溫度下對催化劑進行處理即可覆原初始活性。
這項研究首次採用了非金屬材料催化直接脫氫反映，并利用進步的原位表征手段在非金屬催化反映機理、活性位結構和反映中間體等關鍵科學疑問上贏得主要突破，為非金屬催化方位的深入發展和乙苯脫氫傳統產業的專業升級提供了主要參考。該研究獲得金屬研究所引進優秀學者項目、國家天然科學基金委創造群體項目的部門支援。
