厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室张庆红课题组将原子级分散的IrGa双金属催化剂用于丙烷脱氢制丙烯,丙烯选择性高达98%,且催化剂在超过100小时的丙烷脱氢测试中没有明显失活。该研究丰富了丙烷催化脱氢体系,为研究新型非Pt的高性能替代催化剂提供了借鉴意义。
低碳烯烃(乙烯、丙烯和丁烯)在化工领域的广泛应用带动了市场的持续增长,其全球年需求量超过3.2亿吨。在传统的石脑油蒸汽裂解和重油流化催化裂化(FCC)等烯烃生产工艺已难以满足市场需求的背景下,发展目标化生产技术(On-purpose)如丙烷脱氢制丙烯技术(PDH)不仅能缓解供需矛盾,也可副产氢气。因此PDH技术引起了工业界和学术界的极大研究关注。轻质烷烃的脱氢反应通常需要较高的反应温度(500 °C以上),这给脱氢催化剂带来了稳定性挑战。经典Pt催化剂失活的两个主要原因是过度脱氢引起的结焦和活性金属的烧结/偏析。到目前为止,经典的PtSn/Al2O3催化剂仍需要在高温下通过氯氧化进行周期性再生,这最终增加工业应用的成本和能耗。
在这项工作中,厦门大学固体表面物理化学国家重点实验张庆红课题组报道了用于丙烷脱氢制丙烯的IrGa双金属催化剂。该研究发现通过在氧化铝载体上构建具有原子金属分散的Ir-GaOx活性位,Ir和GaOx活性位之间的协同效应能够增强脱氢活性的同时抑制副反应。IrGa双金属催化剂在550 °C表现出具有优异的PDH性能,在丙烷转化率为18%的情况下,丙烯选择性高达98%,持续时间超过100小时没有明显失活。该研究报导的IrGa催化剂提供了一种新的与主流Pt基催化剂性能接近的活性位,为新型丙烷脱氢替代催化剂的工业应用研究提供了基础。
文信息
IrGa Bimetallic Catalyst with Atomical Metal Dispersion for Propane Dehydrogenation with High Stability
Dr. Lei Zeng, Wei Li, Xueer Wei, Jiawei Cheng, Dr. Wei Zhou, Dr. Yanping Zheng, Fan Cai, Prof. Yuefeng Liu, Prof. Kang Cheng, Prof. Qinghong Zhang, Prof. Ye Wang
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DOI: 10.1002/cctc.202201405
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