复旦大学&上海有机所Nature Commun：数据驱动发现Pt单原子/MFI分子筛催化丙烷脱氢

纳米技术

2025-04-21

分子筛限域的金属是一类重要的多相催化剂，在许多反应中都展现出了优越的催化活性，但是，通过简单的合成方法确定一种稳定的金属-分子筛组合仍然是一项重大挑战。

有鉴于此，复旦大学刘智攀教授、中国科学院上海有机所马思聪副研究员等报道通过人工智能的策略，尤其是基于全局神经网络势的大规模原子模拟，设计用于丙烷转化为丙烯反应的骨架含Pt分子筛催化剂。

本文要点：

（1）

研究发现，在分子筛数据库（>220种结构骨架）以及超过100000种Pt/Ge不同分布的构型中，预测发现只有三种含Ge的分子筛材料，Ge硅酸盐（MFI、IWW和SAO型），有可能稳定嵌入分子筛骨架的Pt单原子，并且能能让丙烷分子快速扩散。其中，Pt₁@Ge-MFI催化剂通过简单的一锅法成功合成，无需复杂的后处理步骤，而且通过高分辨率表征实验表征技术进行表征。

（2）

研究发现Pt₁@Ge-MFI催化剂在还原反应条件能够原位形成[GePtO₃H₂]活性位点，能够在丙烷脱氢反应中实现长期（>750 h）的高活性和高选择性（98%）。这种简单的催化剂合成策略有可能实现规模化工业应用，并且可以通过数据驱动进行催化剂设计，并且通过第一性原理实现这一目标。

参考文献

Zhao, QC., Chen, L., Ma, S. et al. Data-driven discovery of Pt single atom embedded germanosilicate MFI zeolite catalysts for propane dehydrogenation. Nat Commun 16, 3720 (2025). 

DOI: 10.1038/s41467-025-58960-7

https://www.nature.com/articles/s41467-025-58960-7