北海道大学 在新开发的催化剂(PtGa-Pb/SiO2)表面，Pt1位点保持暴露以促进催化反应，而三角形显示的Pt3位点(和Ga3位点)被铅封闭
信用:Yuki Nakaya等
《自然通讯》，2020年6月5日 一组日本科学家开发了一种超稳定的选择性催化剂，用于丙烷脱氢——生产关键石化物质丙烯的一个重要过程——即使在600摄氏度以上的温度下也不会失活
丙烯是塑料、合成橡胶、表面活性剂、染料和药物的重要原料
近年来，对由较便宜的页岩丙烷生产的丙烯的需求有所增加
超过600℃的反应温度对于获得足够的丙烯产率是必要的，但是在这些苛刻的条件下，由于碳沉积和/或烧结，严重的催化剂失活是不可避免的
因此，在实际应用中，催化剂必须连续再生或短周期再生，使得该过程效率低且成本高
在目前的研究中，包括北海道大学催化研究所硕士学生Yuki Nakaya和副教授Shinya Furukawa在内的研究小组集中在铂(Pt)和镓(g a)的金属间化合物(PtGa)上，它们具有独特的性质和结构
PtGa具有很高的热稳定性，即使在高温下其结构也不会改变
还已知在其表面上有两种催化位点:一个具有三个铂原子的位点(Pt3位点)和一个具有单原子状孤立铂的位点(Pt1位点)
该小组假设，如果Pt3位点(除了产生丙烯之外，还有助于碳沉积)被禁用，只允许Pt1 s位点发挥作用，则催化剂将是超稳定的，也能够防止碳沉积
该小组尝试了各种金属和催化剂合成方法，只保留Pt1位点的功能
新开发的催化剂(PtGa-铅/二氧化硅)是二氧化硅负载的，通过在PtGa表面添加铅(铅)制成，当丙烷在600℃脱氢时，没有显示出失活
反应开始后，催化剂在96小时内保持30%的初始转化率，这比常规催化剂稳定得多
丙烯选择性高达99
6 %,几乎没有副反应，包括碳沉积
结果表明，这种催化剂在580摄氏度或更高的温度下产生世界上最好的性能
特别是，它的寿命是以前报道的这种催化剂的记录寿命的两倍多
此外，该催化剂可以像常规催化剂一样便宜地生产
他们的结构分析证实Pt3位点，而不是Pt1位点，如他们所料，被铅覆盖和破坏
古川方明表示:“我们的发现可能会带来一种更高效、更廉价的从丙烷生产丙烯的工业工艺，而不需要催化剂再生——这种工艺在选择性和稳定性方面远远优于传统工艺。”
“此外，这种方法还可用于乙烷和异丁烷等其他低级烷烃的脱氢，从而有助于石化工业的发展
" 这项研究发表在《自然通讯》上
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