华东理工大学朱学栋教授课题组实现近 100%丁二酸酐产率，拓展核壳结构潜在应用

华东理工大学朱学栋教授课题组实现近 100%丁二酸酐产率，拓展核壳结构潜在应用

为了解决高压液相加氢反应中催化剂表面Ni颗粒丢失、Ni状态难以控制以及微孔/介孔复合材料的内外扩散行为不清等问题，华东理工大学朱学东教授课题组制备了一系列不同壳厚度为100%的层状多孔核壳材料，应用于马来酸酐加氢生产丁二酸酐，实现了丁二酸酐收率接近100%，该工作拓展了沸石的扩散限制效应和核壳结构潜在应用的研究。

丁二酸酐（SA）广泛应用于化工、生物、食品、医药等领域，其潜在市场份额高达数十亿美元。目前主要采用负载型金属催化剂对马来酸酐（MA）进行加氢生产丁二酸酐，该技术在相对温和的条件下（40～220℃，0.1～5MPa）以低成本、清洁、高效的特点受到了众多学者的关注，其中镍基催化剂成本较低，但仍然存在易失活的问题。因此，设计温和条件下高活性、高稳定性的镍基催化剂具有重要的现实意义。

一系列表征与评价实验明确了核壳结构对沸石催化内外扩散的影响机理：一方面，分级孔结构产生的“毛细虹吸”效应可最大限度提高颗粒内扩散性能；另一方面，S1表面缺陷（硅醇巢）降低表面渗透性，而介孔壳在生长过程中与硅醇巢发生硅醇缩合反应，有效减少表面缺陷位点，进一步提高颗粒扩散性能。反应机理分析发现，Ni物种与MCM-41之间的强相互作用增加了Niδ+位点，电子不足的Niδ+可作为MA吸附和C=C键活化的额外吸附位点；同时，可调的分级核壳结构有效促进了扩散能力，提高了Niδ+活性位点的可及性。因此10Ni/S1@10M的催化性能十分优异，在100 °C下仅需45 min便可获得99%以上的SA产率，较传统的10Ni/S1高出59%。

在催化剂稳定性方面，金属浸出是高压液相加氢反应中催化剂失活的主要不可逆原因。经过连续五次反应循环，10Ni/S1@10M仍然表现出良好的MA转化率（> 90％）。这表明壳层在减缓Ni颗粒的团聚和脱落方面起着重要作用。

论文信息

核心-外壳与至于

吴、、严思燕、苏、王、于、博士。李教授朱博士范阳

DOI:10.1002/cctc。