催化加氫過程是現(xiàn)代工業(yè)的重要過程，是清潔燃料和高階化學(xué)品生產(chǎn)中的關(guān)鍵步驟。經(jīng)估算催化加氫在整個(gè)化學(xué)工業(yè)體系中的占比超過30%。在催化加氫工業(yè)過程中，雖然使用粗氫作為氫源具有工業(yè)裝置簡單、更高的經(jīng)濟(jì)性等特點(diǎn)，但是粗氫中含有的少量一氧化碳(從幾百到幾千ppm)會(huì)造成加氫催化劑很快失活。

這部分ppm量級(jí)的CO由于和貴金屬催化劑具有很強(qiáng)的相互作用，在催化反應(yīng)過程中占據(jù)催化活性位，從而使得反應(yīng)物分子無法在催化劑表面吸附而導(dǎo)致催化劑中毒失活。

所以，現(xiàn)代催化加氫過程一般使用更為昂貴而且工業(yè)裝置更為復(fù)雜的高純氫系統(tǒng)作為氫源。發(fā)展新型高效貴金屬催化劑，提高貴金屬催化劑對 CO 耐受度，甚至直接利用粗氫進(jìn)行低溫催化加氫反應(yīng)，從而降低加氫成本和工業(yè)催化裝置的復(fù)雜性是該研究領(lǐng)域的重大挑戰(zhàn)。

北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院/工程科學(xué)與新興技術(shù)高精尖創(chuàng)新中心馬丁課題組與中國科學(xué)院大學(xué)周武課題組，山西煤化所/中科合成油溫曉東課題組合作，通過對Pt/α-MoC 催化劑的電子性質(zhì)的精確調(diào)控，即通過定向控制碳化鉬基底和負(fù)載于其上的原子級(jí)分散的Pt物種間的電子轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)對CO與Pt前線軌道相互作用的調(diào)變，成功地弱化了CO在貴金屬Pt上的吸附。?

將該催化劑應(yīng)用于以含有100-1000 ppm CO的氫氣為氫源的硝基苯催化加氫反應(yīng)中，實(shí)現(xiàn)了Pt基催化劑抗CO中毒催化加氫性能，而這是傳統(tǒng)Pt基催化劑所不具備的特性。

在更具挑戰(zhàn)的硝基苯衍生物選擇性加氫反應(yīng)中，該催化劑表現(xiàn)出高效的選擇性加氫性能，特別是對硝基苯乙烯和硝基苯乙炔的加氫選擇性均高達(dá) > 99.9%，使得反應(yīng)產(chǎn)物無需再經(jīng)分離提純，可減少高階化學(xué)品生產(chǎn)的工序并降低成本。

Pt/α-MoC及Pt/C 催化劑在含有不同CO濃度反應(yīng)氣氛和溶劑中的催化硝基苯加氫活性比較

更值得一提的是該催化劑在水為溶劑的催化加氫過程中，實(shí)現(xiàn)了全濃度抗CO 中毒的加氫性能，并且維持了較高催化活性（~3400 h^-1）和優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。本研究開辟了利用粗氫，重整氣乃至CO+H₂O等多種氫源直接用于高效選擇性加氫反應(yīng)的新途徑。

該研究成果以“A highly CO-tolerant atomically dispersed Pt catalyst for chemoselective hydrogenation”為題于2019年2月25日發(fā)表于 Nature Nanotechnology（DOI:10.1038/s41565-019-0366-5.）。

?北京大學(xué)馬丁教授和中國科學(xué)院大學(xué)周武研究員、山西煤化所/中科合成油溫曉東研究員為該工作的共同通訊作者，第一作者為北京大學(xué)博士后林麗利，北京大學(xué)已畢業(yè)博士姚思宇和內(nèi)蒙古大學(xué)教授高瑞。