ACS Catal：Zn/TiZrOx催化剂丙烷脱氢制备丙烯

纳米技术

2020-07-12

在大规模非氧化脱氢丙烷制备丙烯的反应中，将CrO_x-或Pt基催化剂替换为环境友好、价格低廉的催化剂十分重要，中国石油大学姜桂元、罗斯托克大学莱布尼兹催化研究所Evgenii V. Kondratenko等报道了一种含有ZnO的负载于ZrO₂或MZrO_x（M=Ce，La，Ti，Y）上催化剂，其中效果最好的催化剂明显高于负载的CrO_x，GaO_x，ZnO_x，VO_x等，或未担载ZnO的ZrO₂基底。作者在Zn（4 wt %）/TiZrO_x催化剂在550 ℃的催化反应过程中发现丙烷的转化率达到30 %，丙烯选择性达到95 %，能够以1.25 kg^-1_cat·h^-1的速率制备丙烯。

本文要点：

（1）

在合成催化剂的过程中，作者发现使用无定形ZrO₂比晶化的ZrO₂能更好的生成均匀分散的Zn²⁺物种。

（2）

作者通过XRD、HRTEM、XPS、X射线吸收、CO-TPR、CO₂-TPR、NH₃-TPR、吡啶-FTIR、原位UV-Vis、Raman、TPO等检测方法对催化剂和反应情况进行测试。作者通过X射线吸收光谱法发现催化剂中配位不饱和的Zr位点并非主要的催化活性位点，三配位的Zn²⁺显示出较强的催化活性和稳定性，同时TiO₂、ZrO₂为催化活性提供了有效的支持。作者通过温度控制实验、离线拉曼测试、原位UV-Vis测试发现单独的三配位Zn²⁺位点是催化剂难以生成积碳的原因。并且当ZnO_x聚合程度提高，该反应中更容易生成积碳等物种。

参考文献

Shanlei Han, Dan Zhao, Tatiana Otroshchenko, Henrik Lund, Ursula Bentrup, Vita A. Kondratenko, Nils Rockstroh, Stephan Bartling, Dmitry E. Doronkin, Jan-Dierk Grunwaldt, Uwe Rodemerck, David Linke, Manglai Gao, Guiyuan Jiang*, and Evgenii V. Kondratenko*

Elucidating the Nature of Active Sites and Fundamentals for their Creation in Zn-Containing ZrO₂-Based Catalysts for Non-Oxidative Propane Dehydrogenation, ACS Catal. 2020

DOI：10.1021/acscatal.0c01580

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c01580

作者介绍：

姜桂元，中国石油大学教授，担任《Scientific Reports》、《Current Catalysis》、《Carbon Resources Conversion》期刊编委，担任中国化工学会工程热化学专业委员会委员、中国感光学会光催化专业委员会委员、中国能源学会能源与环境专业委员会委员等。研究领域包括，石油化工-轻烃催化转化制低碳烯烃与芳烃；太阳能光催化：光催化分解水制氢、光还原二氧化碳制烃等；新材料：催化材料、吸附材料等。