华东理工大学催化反应工程团队教授段学志、特聘研究员曹约强，基于吸附构型匹配策略，构建了新型锑化钯（PdSb）金属间化合物催化剂，该催化剂兼具表面Pd₁Sb₂三原子位点与近表面Pd位点（Pd_ns），实现烃类吸附与氢气活化位点的空间解耦，突破了加氢反应活性与选择性平衡制约。相关研究近日发表于《美国化学会志》。

基于石脑油和低碳烷烃裂解制备聚合级乙烯和丙烯过程中，低碳炔烃选择性加氢是关键反应。传统Pd基催化剂活性高，但易发生过度加氢和偶联副反应。已有研究表明，通过精确调控活性位点的电子结构和空间构型，可打破活性与选择性之间的制约关系。催化剂表面活性位点经过设计可以与烃类分子的吸附构型匹配，但炔烃与氢气的竞争吸附往往导致氢活化受限。

为解决以上问题，研究团队提出表面-近表面位点协同催化设计理念，利用层间限域效应，使得Pd原子能够原位捕获熔融Sb原子，并经过高温诱导有序化生成稳定的PdSb金属间化合物催化剂。

炔烃加氢位点空间解耦示意图。图片由研究团队提供

系列实验结果表明，表面Pd₁Sb₂位点可以匹配炔烃的σ-吸附构型以及烯烃的π-吸附构型。同时，Pd₁Sb₂与邻近的近表面Pd位点协同实现了氢气自发解离。在模拟工业条件下，利用PdSb催化剂，乙炔和丙炔在反应中能够实现100%转化，其中乙炔半加氢的乙烯选择性高达96.50%，丙炔半加氢的丙烯选择性高达98.65%，显著优于目前已报道的Pd基催化剂。