Pd-Sn双金属催化剂催化1,3-丁二烯加氢反应的仲氢诱导极化研究

胡 涵，王伟宇，徐 君，邓 风

Pd-Sn双金属催化剂催化1,3-丁二烯加氢反应的仲氢诱导极化研究

胡 涵1,2#，王伟宇1#，徐 君1*，邓 风1

1. 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院，波谱与原子分子物理国家重点实验室，武汉磁共振中心，湖北 武汉 430071；2. 中国科学院大学，北京 100049

本文首先利用等体积共浸渍法合成了一系列Pd/Sn比（原子比）不同的Pd1-Sn/Al2O3双金属催化剂，然后通过多相催化仲氢诱导极化（PHIP）技术研究了Pd-Sn/Al2O3双金属催化剂上1,3-丁二烯选择性加氢反应．结果发现催化剂的Pd/Sn比会影响1,3-丁二烯反应活性和丁烯选择性：随着Pd/Sn比的下降，反应中1,3-丁二烯转化率降低，丁烯选择性提高．利用PASADENA（parahydrogen and synthesis allow for dramatically enhanced nuclear alignment）技术，发现Pd/Sn比的变化影响了1-丁烯与2-丁烯之间的异构化过程：随着Pd/Sn比的下降，1-丁烯异构化率降低，这是由于Sn组分含量的提高减少了表面暴露的Pd组分，使得催化剂反应活性降低；Sn组分含量的提高同时导致了Pd电子密度的上升，使得选择性还原产物丁烯更易脱附，阻止其进一步加氢生成丁烷，并抑制了1-丁烯异构化反应过程．

1,3-丁二烯加氢反应；双金属催化剂；核磁共振（NMR）；异构化过程；仲氢诱导极化（PHIP）

引 言

石油是维持人类社会运转最为重要的化工材料之一．在石油化工生产过程中，常通过高温裂解将石油中长链烃断裂为各种短链烃，以提供有机化工原料．1,3-丁二烯是常见的石油裂解副产物，常有少量存在于高温裂解C4馏分中[1]．这部分丁二烯虽然含量稀少，但在后续进一步的烯烃加工中会毒化催化剂，因此需要及时脱除[2]．工业生产中，1,3-丁二烯的脱除手段主要是萃取精馏[3]和选择性加氢[4]，前一种方法能耗较高且物料损失较大；而后一种方法不仅可以实现1,3-丁二烯的脱除，同时能提高目标产物丁烯的含量，具有更高的经济效益．但在加氢还原过程，过量加氢会生成过还原产物丁烷．与1-丁烯与2-丁烯相比，丁烷经济价值较低，在生产过程中应尽量避免产生．因此提高1,3-丁二烯加氢反应的选择性具有重要意义．

1,3-丁二烯选择性加氢反应过程中，除了加氢反应路径外，烯烃产物1-丁烯与2-丁烯间还存在异构化过程，同样会对产物选择性产生影响[5]．通过调控反应中的异构化比例，能够实现对特定烯烃产物的高选择性合成[6]．了解异构化过程的影响因素对提高1,3-丁二烯加氢反应选择性有重要作用．由于不同路径获得的同种产物分子具有相同的分子结构，因此如何区分产物的生成方式具有一定的挑战性．以往的研究主要采用理论计算[7]、动力学模拟[8]或同位素标记[9]等来获得异构化过程的相关信息．Valcárcel等[7]结合密度泛函理论（DFT）方法对Pd(111)和Pt(111)表面上1,3-丁二烯加氢反应进行研究，通过对比两种金属表面上加氢反应中间体的吸附结构，发现Pd上自由基物种稳定性更低，更有利于生成丁烯．Boitiaux等[8]采用动力学计算方法对均相Pd、Pt、Rh催化剂上1,3-丁二烯及l-丁烯的催化加氢反应进行了系统研究，发现不同金属活性中心的1,3-丁二烯分子的吸附构型并不相同，导致产物选择性有较大差异：Pt与Rh催化剂上1,3-丁二烯能够快速生成丁烷，同时丁烯异构率也远小于Pd催化剂．Lee等[9]利用程序升温脱附（TPD）和反射吸收红外光谱（RAIRS）方法研究了Pt(111)晶面上丁烯与预先吸附的氘原子的反应过程，发现2-丁烯最多进行2次氢氘交换反应，而1-丁烯最多发生3次，这是由于1-丁烯能够异构化生成更稳定的2-丁烯产物．

金属Pd纳米颗粒因具备较好的催化活性和选择性，广泛应用于选择性加氢催化反应中[10, 11]．例如以Pd纳米颗粒作为活性中心的林德拉催化剂（Lindlar）在催化炔烃选择性还原制烯烃反应中展现出很高的催化性能[10]．Kuai等[11]对TiO2负载的单原子钯（Pd-1）和Pd纳米颗粒（Pd-NPs）室温下催化酮/醛加氢制醇反应进行了研究，发现得益于Pd-1和Pd-NPs的协同作用，相较于Pd-1/TiO2或Pd-NPs/TiO2，Pd-1+NPs/TiO2具有更高的反应活性．向单金属纳米颗粒催化剂中引入其它金属而形成的双金属催化剂，可有效改变纳米颗粒的组成和形貌，提高产物选择性、抗毒性与抗烧结稳定性等[12,13]．双金属催化剂（如Pd-Au[14]、Pd-Ag[15]、Pd-Ni[16]、Pd-Co[17]、Pd-Rh[6]、Pd-Sn[18]等）广泛应用于1,3-丁二烯选择性加氢反应中，其中Pd-Sn双金属催化剂因其较好的丁烯选择性受到了广泛关注．

仲氢诱导极化（PHIP）技术[19]是一种核磁共振（NMR）极化技术，理论上能够使NMR检测信号强度提升数个数量级．PHIP以仲氢分子作为极化源，一般通过仲氢分子与不饱和有机物分子发生成对加氢反应而获得极化增强[20-22]，即来自于同一仲氢分子的两个氢原子需加成于同一产物上．同时，产物中新加成氢原子须处于磁不等价位置才能观测到极化产生．PHIP技术能够对参与反应的氢原子选择性极化，“标记”原子的反应路径，提供机理信息[23,24]．Salnikov等[23]通过PHIP技术对TiO2负载的Rh、Pd和Pt催化剂催化呋喃、2,3-二氢呋喃和2,5-二氢呋喃气相加氢反应的机理进行了研究，发现在Rh/TiO2催化剂上存在2,3-二氢呋喃中氢原子的成对置换，且2,3-二氢呋喃不仅可以通过C=C键的异构化形成，还可以通过2,5-二氢呋喃脱氢为呋喃后再氢化生成．在之前的工作[24]中，我们利用PHIP技术对Al2O3负载的Pd-Ag双金属催化剂上丙炔氢化为丙烯过程的立体选择性进行了研究，发现Pd-Ag合金中Ag含量、反应气体流量比、反应物总流量对成对加成立体选择性的一系列影响．PHIP技术也被应用于1,3-丁二烯加氢反应研究中，在多种催化剂上实现了极化增强[25,26]．

根据PHIP的极化机制，1,3-丁二烯的1,4位加氢产物2-丁烯中新加成氢原子处于磁等价位置，无法观测到极化产生；而1,2位加氢产物1-丁烯中新加成氢原子处于磁不等价位置，有极化产生．由于异构化反应的存在，1-丁烯容易异构化形成热力学更稳定的2-丁烯．当极化的1-丁烯异构化生成2-丁烯后，所获得的2-丁烯仍能够保持原有的极化效果．极化的2-丁烯只能通过极化的1-丁烯异构化生成，而无法通过1,3-丁二烯直接加氢获得．基于此，PHIP技术能够对1,3-丁二烯加氢反应中的异构化过程进行有效研究．

本文首先通过等体积浸渍法合成了一系列Pd/Sn比（原子比）不同的Pd1-Sn/Al2O3双金属催化剂，然后利用PHIP技术研究了催化剂中的Pd/Sn比对1,3-丁二烯加氢性能、极化增强率与产物异构化的影响，并讨论了其原因．

1 实验部分

1.1 催化剂材料准备

纳米级Al2O3（99.99% metals basis，晶型为，≤ 20 nm）与Pd(NO3)2溶液（Pd质量分数为 4～5 wt%）均购买于阿拉丁试剂有限公司，未经处理直接使用．结晶四氯化锡（SnCl4·5H2O，分析纯）购买于国药集团化学试剂有限公司，取2 g结晶四氯化锡溶解于10 mL去离子水，配置成SnCl4溶液备用．

1.2 催化剂制备

采用等体积共浸渍法合成了一系列Pd/Sn比不同的Pd1-Sn/Al2O3双金属催化剂[27,28]，具体为通过配置一定浓度的Pd(NO3)2与SnCl4混合水溶液控制Pd/Sn原子比，其中Pd保持负载量为1 wt %不变，仅改变Sn含量[28,29]．所制得的催化剂标记为Pd1-Sn/Al2O3（=0.5、1、1.5、2），其中为Sn/Pd原子比．

以Pd1-Sn1/Al2O3为例：Al2O3载体为0.9 g，Pd负载量为9.00 mg，Sn负载量为10.04 mg，物质的量均为0.08 mmol．具体制备方法如下：首先取148 μL SnCl4溶液（0.57 mol/L）置于样品管，加入200 μL Pd(NO3)2溶液（0.42 mol/L）与适量的去离子水，配成总体积为1.8 mL的双金属盐溶液，该溶液体积与载孔体积相等，随后浸渍于Al2O3载体上．所得产物在110 ℃下干燥过夜，研磨后以5 ℃/min升温至550 ℃于空气中煅烧3 h．煅烧后的粉末通过压片与筛分处理得到20～60目的颗粒．反应前进行还原处理，持续通入流量为60 sccm（1 sccm=标准状态下，1 mL/min）氢气含量为10%的氮氢混合气，以10 ℃/min升温至500 ℃还原2 h．

1.3 PHIP NMR实验

通过PASADENA（parahydrogen and synthesis allow for dramatically enhanced nuclear alignment）方法进行PHIP实验，即加氢反应和NMR观测都在高磁场（磁场强度为14.1 T）环境下进行．使用仲氢富集装置制得的含量为92.5%的仲氢气体作为PHIP反应极化源．实验过程如图1所示：取50 mg催化剂装入放置在磁体内部的10 mm自制NMR样品管中，通过一根内径为1/16 in.（1 in.=2.54 cm）、外径为1/8 in.的聚四氟乙烯（PTFE）软管通入120 sccm的仲氢气体与30 sccm的1,3-丁二烯气体进行催化反应，并采集NMR信号．反应后的气体通过一根上述相同尺寸的PTFE软管排空到室外．实验中，一般采集的是反应初阶段（0.5 min）的PASADENA极化信号．持续通入仲氢富集气体（p-H2）与1,3-丁二烯，采集NMR极化信号；用普通氢气（n-H2）气体冲洗气路后再度通入普通氢气与 1,3-丁二烯采集普通氢气反应NMR信号．

图1 1,3-丁二烯加氢反应的PASADENA实验流程示意图

NMR实验在配备10 mm PABBO探头的Bruker Avance III 600 MHz NMR谱仪上进行．1H核的共振频率为599.94 MHz．采用单脉冲序列进行采样，谱宽为5 400 Hz，采样时间为0.4 s，采样间隔为0.5 s．为了更好地采集极化信号，选择π/4脉冲，脉冲宽度为26 μs．仲氢极化信号、普通氢气反应信号与热平衡信号累加次数均为8次．谱图增宽因子为3 Hz，通过基线校正手段移除未反应氢气的信号．

1.4 1,3-丁二烯转化率与产物选择性计算

分析普通氢气反应谱图，对各峰的面积进行积分，再根据各基团含有的氢原子数目进行归一化处理后可获得气体各组分的相对积分面积，并计算反应产率、选择性等[30]．

1,3-丁二烯转化率计算公式：

1-丁烯选择性计算公式：

2-丁烯选择性计算公式：

丁烷选择性计算公式：

1.5 极化信号增强倍数计算

对比加氢产物中同一加氢基团在仲氢极化谱图与普通氢气反应谱图中的信号强度，可以得出信号增强倍数（EF）．仲氢极化谱图中PASADENA极化信号为反向相关线型，统计极化信号积分面积时只保留正向信号．因此在计算信号增强倍数时，仲氢极化谱图中极化信号积分面积需乘以2．统计普通氢气反应信号积分面积时，需将信号积分面积除以相应基团上氢原子数量，由此获得单个氢原子的信号积分面积．

1-丁烯信号增强倍数计算公式：

2-丁烯信号增强倍数计算公式：

丁烷信号增强倍数计算公式：

1.6 丁烯异构化指数计算

通过1,3-丁二烯加氢反应路径生成的2-丁烯，由于新加成氢原子磁等价，无法获得极化增强．而通过极化的1-丁烯异构化得到的2-丁烯分子具有极化信号，由此可利用PHIP技术对异构化过程进行分析．由于2-丁烯具备更高的热力学稳定性，难以发生由2-丁烯到1-丁烯的异构化反应，因此本文仅考虑由1-丁烯到2-丁烯的异构化[18]．通过分析1-丁烯、2-丁烯的仲氢极化谱图，可以计算得到异构化指数（IF），实现对1-丁烯异构化的定性分析．

1-丁烯异构化指数计算公式：

1.7 X射线衍射（XRD）实验

XRD实验是在Panalytical X’Pert3粉末X射线衍射仪上完成的，X光源使用的是Cu K辐射 （= 1.540 4 Å，40 kV，40 mA），扫描步长为0.006 565˚．

2 结果与讨论

2.1 催化剂物相分析

我们对合成的系列催化剂（Pd1-Sn0.5/Al2O3、Pd1-Sn1/Al2O3、Pd1-Sn1.5/Al2O3和Pd1-Sn2/Al2O3）及Al2O3载体进行了XRD表征（图2），以确定其负载金属纳米颗粒的物相状态．图2(a)呈现的主要是Al2O3载体的XRD衍射峰，而负载的Pd、Sn的组分特征峰难以观察，这可能是由于金属纳米颗粒高度分散、粒径过小所导致的．我们仅在催化剂Pd1-Sn0.5/Al2O3上可观测到较为明显的39.45˚衍射峰，归属于单金属Pd0，表明高Pd/Sn比的催化剂上有单金属Pd纳米颗粒存在[31,32]．为了排除Al2O3载体的衍射峰干扰，我们对4种催化剂Pd1-Sn0.5/Al2O3、Pd1-Sn1/Al2O3、Pd1-Sn1.5/Al2O3、Pd1-Sn2/Al2O3与Al2O3载体之间进行了XRD差谱计算分析[33]．如图2(b)所示，随着催化剂中Sn含量提高，对应为Pd0的39.92˚衍射峰逐步减弱，表明单金属Pd含量降低；对应为Pd-Sn双金属结构Pd3Sn或Pd2Sn的46.7˚和67.5˚衍射峰[33]随着催化剂中Sn含量的提高逐渐增强，表明随着Sn含量的提高，Pd-Sn合金逐渐形成，且含量逐渐提高．

图2 (a) Al2O3载体与Pd1-Snx/Al2O3催化剂的XRD谱图；(b) Pd1-Snx/Al2O3催化剂与Al2O3载体间的XRD差谱（标注为D）

2.2 Pd/Sn比对1,3-丁二烯加氢反应的影响

我们研究了Pd/Sn比对Pd1-Sn/Al2O3催化剂上1,3-丁二烯加氢反应的活性、选择性以及PHIP信号增强倍数的影响．1,3-丁二烯分子（CH2=CH-CH=CH2）可与仲氢分子通过1,2位加成选择性生成1-丁烯（CH2=CH-CH2-CH3），或通过1,4位加成选择性生成2-丁烯（CH3-CH=CH-CH3）．一般认为，过还原产物丁烷（CH2-CH2-CH2-CH3）主要通过丁烯进一步加氢反应生成[8]．

图3所示为不同催化剂上1,3-丁二烯加氢反应的普通氢气（n-H2）反应1H NMR谱[图3(a)]和仲氢（p-H2）极化1H NMR谱[图3(b)]．从n-H2反应谱图中可以看到，不同Pd/Sn比的Pd1-Sn/Al2O3催化剂上产物的信号强度各不相同，表明不同催化剂上1,3-丁二烯加氢反应具有不同的活性及选择性：随着Sn含量的提高，反应物1,3-丁二烯（No. 1～3）信号逐步增强，同时产物1-丁烯（No. 4～8）、2-丁烯（No. 9、10）与丁烷（No. 11、12）信号减弱，表明催化剂反应活性的降低．在极化谱图中可以看到，加氢产物1-丁烯（No.7、8）、2-丁烯（No. 9、10）与丁烷（No. 11、12）均展现出特定的反向相关型极化信号，代表有成对加成过程发生．随着Sn含量的提高，所观测到的极化信号逐渐增强．

图3 Pd/Sn比不同的Pd1-Snx/Al2O3催化剂上1,3-丁二烯与(a)普通氢气（n-H2）反应和(b)仲氢（p-H2）反应的1H NMR谱图

图4(a)所示为基于n-H2反应谱图计算得到的不同催化剂上的转化率与产物选择性．可以看到，1,3-丁二烯转化率随着Pd/Sn比的下降而降低：Pd1-Sn0.5/Al2O3（Pd/Sn比为2）催化剂上转化率为94%，Pd1-Sn2/Al2O3（Pd/Sn比为0.5）催化剂上转化率下降为53%．这是由于Sn组分含量的提高稀释了双金属催化剂中的Pd组分，使得表面暴露的Pd组分减少[33]．而在1,3-丁二烯加氢反应中，Pd组分是主要的活性中心，暴露Pd位点的减少导致了催化剂的活性降低[34]．同时，随着Pd/Sn比的下降，烯烃选择性提高，由Pd1-Sn0.5/Al2O3（Pd/Sn比为2）上的31.2%提高Pd1-Sn2/Al2O3（Pd/Sn比为0.5）上的54.6%．说明Sn含量的提高对过氢化反应有一定的抑制作用．随着Sn组分含量的提高，合金中Pd原子的电子密度随之升高，使得Pd位点上丁烯分子吸附能降低[35,36]，更容易从催化位点脱离，从而降低了过氢化反应发生的几率．

图4 Pd1-Snx/Al2O3催化剂上1,3-丁二烯加氢反应的(a)转化率、烯烃选择性与(b)1-丁烯的信号增强倍数

PHIP极化信号强度受信号增强倍数与反应速率两种因素的影响，因此无法直接通过谱图信号强度来判断信号增强倍数的大小，须通过计算处理才能获得相应信息．1-丁烯作为1,3-丁二烯加氢反应的直接加氢产物，其新加成氢原子位于磁不等价位置，能够获得极化增强，可以较好的代表反应信号增强倍数．如图4(b)所示，产物1-丁烯的信号增强倍数随催化剂中Sn含量提高而提高，从28倍（Pd1-Sn0.5/Al2O3）增长至100倍（Pd1-Sn2/Al2O3），说明催化剂负载金属的组成对信号增强倍数有明显的调节作用．极化信号的产生依赖于氢分子成对加成于产物上的比例．同一体系下，成对加成比例越高，信号增强倍数越大．而根据Horiuti–Polanyi机理[37]，仲氢分子会首先在金属活性中心上吸附并解离．当表面暴露活性金属面积较大时，生成的氢原子容易发生游离、扩散，导致来源于同一个仲氢分子的两个氢原子难以同时加成到同一产物上，进而降低了催化加氢反应的极化效率[21,22,24]．由XRD表征结果可知，我们制备的Pd-Sn双金属催化剂具有合金结构，Pd组分会被Sn组分分隔形成许多小的Pd集簇[28,29]．裂解后的氢原子主要在表面Pd集簇上停留．如图5示意图所示，随着Sn含量的提高，表面暴露的Pd集簇面积降低，氢原子的移动范围缩小，增大了成对加成概率，由此提高了信号增强倍数[21,22,24]．

图5 (a)高Pd/Sn比与(b)低Pd/Sn比的Pd1-Snx/Al2O3催化剂表面上氢分子裂解溢流示意图．黑色：Pd原子，白色：Sn原子

2.3 Pd/Sn比对丁烯间异构化过程的影响

1,3-丁二烯加氢反应过程中，除了直接加氢过程外，还存在有丁烯间异构化过程，对产物选择性有直接影响．由于2-丁烯具有更高的热稳定性，因此本文仅考虑1-丁烯异构化生成2-丁烯的过程．同时为了便于讨论，忽略异构化过程中极化信号的损失[25]．图6所示为不同催化剂上产物 1-丁烯在烯烃中的比例与1-丁烯异构化指数．异构化指数是基于PHIP极化谱图中产物的信号得到的，能够直观地定性反映出1-丁烯的异构化率．可以看到，烯烃中1-丁烯的比例随着Sn含量的提高持续增长；1-丁烯异构化指数随着Sn含量的提高而降低，由49.6 %降低至22.2 %．说明Sn含量的提高显著抑制了异构化过程的发生，同时提高了1-丁烯的选择性．这主要是由Sn含量的提高造成的电子效应与形貌效应而导致的[18,27,29,33]．

图6 Pd1-Snx/Al2O3催化剂上产物烯烃中1-丁烯的比例与异构化指数

在前面讨论中我们提到，Sn含量提高会导致合金中Pd原子的电子密度升高，使得1-丁烯的表面吸附能下降[36]．受表面吸附能变化的影响，1-丁烯更容易发生脱附而难以发生进一步的异构化反应，从而使得异构化率降低．随着异构化程度的降低，更少的1-丁烯转化生成2-丁烯，从而促进了烯烃中1-丁烯选择性的提高．根据之前的研究报道[38]，吸附活性位点的减小有利于1,3-丁二烯发生单π键吸附而非双π键吸附，如图7所示．在单π键吸附状态下，1,3-丁二烯更容易发生1,2位加氢生成1-丁烯，而在双π键吸附状态下更容易发生1,4位加氢生成2-丁烯．Sn含量的提高使得催化剂表面暴露Pd集簇面积减小，使得更多的1,3-丁二烯以单π键状态吸附于催化剂表面，导致更容易转化为1-丁烯．

图7 (a)高Pd/Sn比与(b)低Pd/Sn比的Pd1-Snx/Al2O3催化剂表面上1,3-丁二烯吸附示意图．黑色：Pd原子；白色：Sn原子

ratio. Black: Pd atoms; White: Sn atoms

3 结论

本文首先通过等体积共浸渍法合成了一系列Pd/Sn比不同的Pd1-Sn/Al2O3双金属催化剂，然后利用PHIP技术研究了Pd1-Sn/Al2O3催化剂上1,3-丁二烯加氢反应，并讨论了Pd/Sn比对反应活性、选择性以及产物间异构化过程的影响机制．Sn含量的提高会导致反应转化率下降，产物丁烯选择性上升；同时还伴随着信号增强倍数的提高以及1-丁烯异构化率的降低．这主要由于Pd/Sn比例变化带来的形貌效应与电子效应所致．Sn含量的提高减少了催化剂表面暴露的Pd活性位点，使得转化率降低．表面暴露的Pd集簇面积减小，使得氢原子的成对加成机率增大，信号增强倍数提高．另一方面，Sn含量的提高使得合金中Pd原子的电子密度升高，丁烯分子吸附能降低．反应中丁烯分子更易脱附而非进一步参与转化，使得异构化率降低以及烯烃选择性提高．本文研究结果为应用于1,3-丁二烯加氢反应的高选择性催化剂的制备提供了理论指导．

感谢国家自然科学基金（21902181，U1932218，21733013，22061130202，21872170）以及湖北省自然科学基金（2021CFA021）的资助．

无

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1,3-Butadienen Hydrogenation on Supported Pd-Sn Bimetallic Catalysts Investigated by Parahydrogen-induced Polarization

1,2，-1，1，1

1. State Key Laboratory of Magnetic Resonance and Atomic and Molecular Physics, National Center for Magnetic Resonance in Wuhan, Innovation Academy for Precision Measurement Science and Technology, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China; 2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

The selective hydrogenation of 1,3-butadiene over Pd-Sn/Al2O3bimetallic catalysts was investigated by heterogeneous parahydrogen-induced polarization (PHIP). A series of Pd1-Sn/Al2O3bimetallic catalysts with different Pd/Sn ratios were synthesized by incipient wetness co-impregnation method. It was observed that the Pd/Sn ratios of the catalysts had a significant effect on the reaction activity of 1,3-butadiene and the selectivity to butene. A monotonic decrease of reaction conversion was observed as the Pd/Sn ratio decreased, while the selectivity to butene showed an opposite trend. This can be attributed to the ensemble effect and the ligand effect caused by the increasing tin component content: as the Pd/Sn ratio decreases, less palladium component was exposed on the surface, leading to low activity. The electronic properties of the Pd atoms were altered, which led to a weaker adsorption strength of the semi-hydrogenation product butene and an increased selectivity. Smaller Pd ensembles were exposed on Sn-rich catalysts surface, which favored a higher ratio of pairwise addition process, leading to a stronger PHIP effect. The isomerization measurements by PASADENA (parahydrogen and synthesis allow for dramatically enhanced nuclear alignment) showed that the isomerization process between 1-butene and 2-butene decreased with the increase of Sn content. This can be accounted for by the easier desorption of 1-butene on Sn-rich catalysts.

1,3-butadiene hydrogenation, bimetallic catalyst, nuclear magnetic resonance (NMR), isomerization process, parahydrogen-induced polarization (PHIP)

O482.53

A

10.11938/cjmr20212952

2021-10-29;

2021-12-03

国家自然科学基金(21902181, U1932218, 21733013, 22061130202, 21872170)，湖北省自然科学基金(2021CFA021).

* Tel: 027-87197359, E-mail: xujun@wipm.ac.cn.

# 共同第一作者