不同载体负载镍铁双金属催化剂在脂肪酸加氢脱氧反应中的性能调控机制研究

本文系统研究了SBA-15、γ-Al2O3、HZSM-5和纳米TiO2四种载体对Ni-Fe双金属催化剂在硬脂酸加氢脱氧（HDO）反应中的调控作用。通过XRD、TEM、BET等表征手段揭示了载体特性对活性物种（Ni0/Fe0占比）、氧空位浓度及酸量的影响规律，发现NF/SBA-15在250℃即可实现完全转化，而NF/HZSM-5和NF/γ-Al2O3分别倾向生成C18(93.5%)和C17(96.2%)烷烃。研究为绿色柴油催化剂设计提供了重要数据支撑。

　　

Highlight
载体选择是调控镍铁（Ni-Fe）双金属催化剂在硬脂酸加氢脱氧（HDO）反应中性能的关键因素。本研究通过浸渍法制备了四种载体（SBA-15、γ-Al₂O₃、HZSM-5和纳米TiO₂）负载的Ni-Fe催化剂，发现它们实现硬脂酸完全转化所需温度存在显著差异：NF/SBA-15仅需250℃就能"一键启动"脱氧反应，而NF/TiO₂则需要290℃才能"热力全开"。更有趣的是，不同载体就像"分子开关"一样调控着产物分布——NF/HZSM-5偏爱生成C₁₈烷烃（选择性高达93.5%），而NF/γ-Al₂O₃则更倾向于产生C₁₇烷烃（96.2% selectivity）。

Catalyst characterizations
XRD图谱显示（图S1为载体XRD谱图），NF/HZSM-5催化剂在2θ=44.3°处出现了FeNi₃合金相的"指纹峰"，而NF/SBA-15和NF/TiO₂则展现出金属镍的典型衍射峰。特别值得注意的是，NF/γ-Al₂O₃催化剂在2θ=33.1°处出现了Fe₂O₃的特征峰，这就像给催化剂贴上了"身份标签"，暗示其独特的活性位点构成。

Conclusions
四种催化剂就像四位"特长生"，各自展现出独特的性能优势：NF/HZSM-5凭借其丰富的酸性位点成为C₁₈烷烃的"高产专家"；NF/γ-Al₂O₃则因其优异的金属分散性成为C₁₇烷烃的"选择性大师"；NF/SBA-15以最低反应温度荣膺"节能冠军"；而NF/TiO₂虽然需要更高温度，但其氧空位浓度就像"反应加速器"般值得深入探索。这些发现为定制化设计绿色柴油催化剂提供了"分子级"设计蓝图。