近日，我校化学与化工学院材料化工专业研究生张啸杞同学（导师亢玉红教授）在化工领域顶级期刊《Chemical Engineering Journal》（IF=15.1，JCR Q1，SCI一区TOP期刊）上发表题为“Enhanced hydroisomerization ofn-heptane over bifunctional catalysts with highly dispersed Pd nanoparticles supported on H-Yβ composite zeolite”的研究论文（Chem. Eng. J. 483 (2024) 149372）。榆林学院为第一完成单位，亢玉红教授和卢翠英教授为本研究论文的通讯作者。

本论文就能源化工中过程中涉及的加氢异构催化机理、高品质碳氢燃料生产和辛烷值提高等关键核心技术研究。通过原位复合的方法在H-Yβ沸石上引入晶内和晶间中孔，采用简单的浸渍法将Pd纳米颗粒以团簇的形式负载于H-Yβ载体上，制备得到具有可调变的、高分散的、金属-酸协同的高活性催化剂Pd@H-Yβ。采用多种现代表征手段对催化剂Pd@H-Yβ的织构和性能进行研究，阐明了其催化活性位点上电子溢出与转移对加氢异构反应的应影响，解决了传统石油化工领域中正构烷烃在加氢异构化过程中易裂解的突出问题。

具体地，以正庚烷（n-C₇）为模型化合物，研究其在Pd@H-Yβ上的催化加氢异构化反应过程。研究团队制备了负载量仅为0.2wt%的Pd@H-Yβ，在280℃和1 MPa氢压下，对n-C₇进行加氢异构催化过程进行评价，异构烷烃（i-C₇）的产率达到了74.7%，远超于传统的i-C₇产率（Pd@H-Y为49.1%，Pd@H-β为33.7%）。

Fig. 1.TEM images for Pd@H-Yβ samples (a, b, c, and d) along with the Pd NPs distribution, and corresponding the HRTEM image, lattice and selected area electron diffraction (SAED) of Pd in Pd@H-Yβ.

Fig. 2.(a)The conversion ofn-C₇and isomer product yield of Pd@H-Yβ, Pd@H-Y, and Pd@H-β at different reaction temperature, respectively;(b) The conversion ofn-C₇and isomer product yield using Pd@H-Yβand H-Yβ as catalysts; (c) Representative reaction mechanism ofn-C₇catalytic hydroisomerization toi-C₇over Pd@H-Yβ.

除此之外，本研究论文对n-C₇加氢异构反应经历的五个具体反应步骤进行了详细的研究。具体包括：n-C₇在Pd活性中心上催化脱氢为n-C₇⁼（步骤I），n-C₇⁼在可接近的酸性位点上催化异构为i-C₇⁼（步骤II-IV）以及i-C₇⁼级联在Pd活性中心加氢得到i-C₇（步骤V），并采用DFT理论计算对可能的反应路径进行了详细的研究和计算。证明了以纳米团簇负载中孔H-Yβ的催化剂Pd@H-Yβ，可有效地降低反应活化能，促使了反应在更加温和条件下进行，降低了n-C₇裂解反应强度，H-Yβ织构中一定量的中孔孔道，降低了反应物、中间体和产物的扩散阻力，进一步削弱了n-C₇裂解反应强度，达到了高收率的i-C₇。同时，Pd@H-Yβ催化剂具有较长的循环使用寿命。

Fig.3.Schematic illustration of the influence ofembeddingPd NPs and mesoporous channels onn-C₇hydroisomerization selectivity over different catalysts.