近日，明尼苏达大学Aditya Bhan解释团队诞生出一种基于氧化铋（Bi₂O₃）的化学轮回烽火手艺，可高效从富含乙烯（C₂H₄）的工业气流中遴荐性去除微量乙炔（C₂H₂），将其浓度降至2 ppm以下。这一手艺有望替代传统高资本钯基催化剂工艺，为乙烯坐褥纯化提供更经济、高效的处置有蓄意。有关论文以“Selective chemical looping combustion of acetylene in ethylene-rich streams”为题，发表在Science上。
征询配景
乙烯是塑料工业的中枢原料，但其坐褥过程中常陪伴乙炔杂质（浓度可达2.5 wt%）。乙炔会毒化乙烯团员催化剂，因此需将其浓度戒指在2 ppm以下。传统轨范依赖钯基催化剂的半氢化响应，但该工艺需高温高压，且易因乙烯过度氢化导致遵循下落。此外，钯催化剂资本昂贵，合金化改性也难以兼顾遴荐性与响应速度。
手艺鲁莽
征询团队建议了一种全新的化学轮回烽火计谋：讹诈氧化铋的晶格氧遴荐性激活乙炔分子，使其烽火为CO₂和H₂O，而乙烯确实不受影响。践诺标明，乙炔烽火速度常数是乙烯的3000倍，AG真人百家乐靠谱吗归因于Bi-O位点对乙炔C-H键的异裂活化机制。乙炔因更高的酸性（去质子化能比乙烯低125 kJ/mol），更易在Bi³⁺-O²⁻位点发生响应。
图 1.从C2H4流中遴荐性去除C2H2的演示。
要道效果
1.高效遴荐性：在模拟工业气流（乙烯/乙炔摩尔比651:1）中，乙炔改造率达99.8%，乙烯亏蚀不及2%。
2.结识轮回：履历10次氧化归附轮回（每次移除20-30%晶格氧后十足再生），催化剂活性与遴荐性（>99%）未出现衰减。
3.机制考证：表面狡计清晰，乙炔在Bi-O位点的C-H活化能垒比乙烯低约75 kJ/mol，解释了其高遴荐性。
图2. C2H2和C2H4的活化能源学。
图 3.新制和氧化归附轮回Bi2O3的表征。
工业应用后劲
该手艺无需高压条款，且耐受CO₂、H₂O等副家具，可径直整合至现存乙烯坐褥历程。征询还说明，氧化铋对1,3-丁二烯等含酸性C-H键的分子相似具有遴荐性烽火智商，为复杂烃类夹杂物纯化提供了新想路。
权衡
此项效果不仅有望缩小乙烯坐褥资本，也为诞生基于分子酸性互异的催化永诀手艺拓荒了新旅途。
起原：高分子科学前沿
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