Nature：原位生成ZnOx用于高效丙烷脱氢

【引言】

在环境可持续性发展的要求下，工业界和学术界都在寻找环境友好的PDH催化剂。最有前景的材料是基于V、Ga、Zr或Co的氧化物。研究人员也对含Zn的催化剂也进行了测试，但并未显示出商业上有吸引力的性能。迄今为止开发的几乎所有负载型催化剂的一个普遍缺点是它们的经济效率低下，因为复杂的制备方法往往需要昂贵的化学品。此外，活性负载物的结构可以发生不可逆反应诱导的变化，导致不可改变的催化剂失活。

今日，中国石油大学的姜桂元和莱布尼兹研究所的Evgenii V. Kondratenko、Haijun Jiao课题组合作，介绍了一种基于商用ZnO的环境相容负载型催化剂的制备方法。这种金属氧化物和载体(沸石或普通金属氧化物)作为物理混合物或以两层的形式进行使用。在550℃以上还原处理后，载体OH基团与ZnO生成的Zn原子发生反应，原位形成了负载型ZnO_x物种。利用互补表征方法，本工作确定了缺陷OH基团对活性ZnO_x形成的决定性作用。为了进行基准测试，在工业相关条件下，研究在丙烷流上进行近400小时的丙烷转换，对开发的ZnO-硅石-1和商业K-CrO_x /Al₂O₃类似物进行了测试。在相同的丙烯选择性下，该催化剂的丙烯产率提高了3倍左右。该研究以“In situ formation of ZnO_x species for efficient propane dehydrogenation”为题发表在Nature上。

【图文导读】

图1. 催化剂活性、ZnO_x的形成及其结构

 图2. PDH的分子细节

图3. 方法的耐久性测试和验证

文献链接： “In situ formation of ZnOx species for efficient propane dehydrogenation.” Nature 599, 234–238 (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-03923-3