碳納米管開辟PVC綠色生產(chǎn)新方向

【摘要】據(jù)了解，清華大學(xué)魏飛教授和中國科學(xué)院金屬研究所蘇黨生教授研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，作為非金屬碳材料，摻氮碳納米管比金屬催化劑（觸媒）更綠色、更環(huán)保，且對(duì)乙炔氫氯化反應(yīng)具有顯著的催化活性。

    據(jù)了解，清華大學(xué)魏飛教授和中國科學(xué)院金屬研究所蘇黨生教授研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，作為非金屬碳材料，摻氮碳納米管比金屬催化劑（觸媒）更綠色、更環(huán)保，且對(duì)乙炔氫氯化反應(yīng)具有顯著的催化活性。
   
    業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，納米碳材料為無汞催化劑的研究開辟了新的思路。其作為一類重要的非金屬催化劑材料具有廣闊的應(yīng)用前景，尤其是為高效、綠色生產(chǎn)聚氯乙烯開辟了新的研究方向。
   
    清華大學(xué)和中國科學(xué)院金屬研究所經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在碳納米管催化劑中摻雜氮原子是催化劑優(yōu)異催化活性的關(guān)鍵。通過氮摻雜，碳納米管催化劑表現(xiàn)出了和傳統(tǒng)金屬催化劑（例如銅）相近的催化能力，摻氮碳納米管的反應(yīng)轉(zhuǎn)換頻率高達(dá)2.3×10-3s-1。更為重要的是，經(jīng)500分鐘的乙炔氯化反應(yīng)評(píng)價(jià)，摻氮碳納米管催化劑的穩(wěn)定性顯著優(yōu)于銅、鉍等催化劑，且不像汞催化劑那樣存在高溫失活現(xiàn)象，因而碳材料催化劑具有很好的工業(yè)應(yīng)用潛力。
   
    研究人員通過比較不同氮物種的作用發(fā)現(xiàn)，季氮物種的含量和反應(yīng)活性呈現(xiàn)較好的正比關(guān)系。結(jié)合密度泛函理論計(jì)算，證明了季氮物種是主要催化活性位點(diǎn)。更進(jìn)一步的理論計(jì)算揭示了在碳材料催化劑上的反應(yīng)路徑，證明乙炔吸附是反應(yīng)中最重要的步驟，摻雜氮原子增強(qiáng)了乙炔分子在活性位上的吸附，進(jìn)而提高了催化活性。通過電子結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)，乙炔分子在碳材料上的吸附機(jī)理和在金屬催化劑上是截然相反的。這是因?yàn)榈獡诫s改變了催化劑的酸堿性從而影響了反應(yīng)分子和催化劑之間的作用形式。不僅僅是氮原子，納米碳材料上其他幾種雜原子對(duì)于調(diào)節(jié)和控制碳材料催化劑的性質(zhì)也起著重要作用。
   
    目前，清華大學(xué)已經(jīng)掌握了千噸級(jí)碳納米管制備的工藝，正在研究用于氯乙烯工業(yè)的低成本摻氮碳納米管基催化劑，有望為高效、綠色生產(chǎn)聚氯乙烯提供新途徑。
   
    碳納米管催化劑載體研究熱點(diǎn)
   
    ●活性組分負(fù)載于碳納米管的方法
   
    ●碳納米管電學(xué)性能對(duì)催化劑的影響
   
    ●碳納米管獨(dú)特管腔結(jié)構(gòu)對(duì)催化反應(yīng)的影響
   
    ●碳納米管儲(chǔ)氫性能對(duì)催化反應(yīng)的影響