巩金龙等Nature Commun：氧化物界面氧转移促进丙烷脱氢

纳米技术

2023-05-06

丙烷脱氢催化是重要的工业丙烷制备丙烯技术路线，近些年受到人们的广泛关注，但是目前的丙烷非氧化脱氢技术面临着热力学平衡的限制，以及严重的催化剂积碳问题。

有鉴于此，天津大学巩金龙等报道强化的化学链丙烷脱氢制备丙烯技术，这种化学链方法使用具有氧化还原活性的纳米核壳结构催化剂。核壳结构氧化还原催化剂在同一个粒子内实现了脱氢催化剂和固体氧载体的结合，核壳结构为CeO₂表面修饰两层/三层氧化钒。

主要内容

（1）

在300圈的脱氢-氧化循环过程中，核壳结构催化剂的丙烷制备丙烯选择性达到93.5 %，丙烯产率达到43.6 %，性能达到工业催化剂K-CrO_x/Al₂O₃，同时能量节约45 %。

（2）

通过原位光谱、反应动力学、理论计算等方法，提出动态晶格氧“供体-受体”过程，CeO₂的氧生成O^2-，随后通过界面协同跃迁方式，扩散转移到氧化钒脱氢催化位点，并且能够稳定表面的氧化钒物种，实现准静态的氧覆盖度，避免催化反应过度氧化或者烃的裂解。

参考文献

Sai Chen, Ran Luo, Zhi-Jian Zhao, Chunlei Pei, Yiyi Xu, Zhenpu Lu, Chengjie Zhao, Hongbo Song & Jinlong Gong, Concerted oxygen diffusion across heterogeneous oxide interfaces for intensified propane dehydrogenation. Nat Commun 14, 2620 (2023).

DOI: 10.1038/s41467-023-38284-0

https://www.nature.com/articles/s41467-023-38284-0