众所周知双金属催化剂在催化加氢领域有非常重要的应用。金属间协同作用可以使催化剂的结构和电子特性发生变化,并改善中间产物的活化状态进而调控催化剂的反应活性。因此,对金属间相互作用调控机理的研究具有十分深远的意义。梁长海教授课题组在前期工作的基础上和法国普瓦捷大学Gwendoline Lafaye教授等人合作首次研究了Co-Re双金属催化剂上柠檬醛的选择性加氢机理。柠檬醛作为一种α,β-不饱和醛不仅具有特异性的共轭双键结构,其加氢转化产物也广泛应用于医药、食品等领域。
团队成员邸鑫博士生采用不同的制备方法得到了一系列具有不同接触结构的Co-Re双金属催化剂(Isolated结构、Janus-Type结构以及Core(Co)-Shell(Re)结构)。随着活性金属接触度的增加,催化剂相互作用也愈发显著。金属间相互作用可以促进Re前体的还原。同时,通过 DOS计算结果证明低价态的Re组分更有利于加氢中间产物的吸附。此外,低价态的活性金属相也会提高活性位的氢活化能力,进一步提高催化剂的柠檬醛加氢反应性能。同时金属间相互作用可以促进电子由Re向Co偏移,Re组分的缺电位有利于柠檬醛中富电子醛基官能团的吸附。基于以上不同的作用机理,具有Janus-Type结构以及Core-Shell结构催化剂的反应活性显著高于单金属和具有Isolated结构的双金属催化剂。但是研究也发现一旦Co-Re相互作用形成,过量的接触度对柠檬醛加氢反应是不必要的。动力学分析拟合结果也进一步的证明了这个观点。相关研究成果以“Supported Co-Re bimetallic catalysts with different structures as efficient catalysts for hydrogenation of citral”为题发表于ChemSusChem,DOI:10.1002/cssc.201802744上,并被选为当期杂志的封面文章。
该项研究得到了国家自然科学基金、中法蔡元培项目以及大连理工大学专项研究的支持。