于吉红孙启明梅东海JACS:沸石中三配位单原子Co促进丙烷脱氢!

来源:华体会登录    发布时间:2024-04-02 00:48:25

  丙烷脱氢(PDH)反响以其对丙烯的高选择性和杰出的经济效益成为最有出路的丙烯出产道路之一。但是,商业PDH工艺一般依赖于贵重的铂(Pt)基和有毒的氧化铬基催化剂。探究具有优异才能催化活性、丙烯选择性和安稳才能的具有本钱效益和生态友好性的PDH催化剂具有极端重大意义,但仍然具有挑战性。

  关键1.作者发现了一个新的催化活性中心,它具有不饱满的三配位( ≡ Si-O)CoO(O-Mo)基序,锚定在钼掺杂的silicalite-1沸石(Mo-S-1,MFI沸石型)内,其在PDH反响中供给了超高的催化活性,比之前报导的一切钴基催化剂高出近一个数量级,甚至在相似的操作条件下超过了大多数Pt基催化剂。

  关键2.作者在一锅水热条件下经过配体保护法组成的该催化剂,在组成系统中引进Na 2 MoO 4 可调理Co的配位结构。进一步经过Cs校对扫描透射电子显微镜(STEM)、X射线吸收光谱(XAS)和固态魔角自旋核磁共振(MAS NMR)丈量证明了催化剂中的三配位的(Si-O)CoO(O-Mo)基序。

  关键3.最佳Co 0.11% @0.08Mo-S-1催化剂在550°C、WHSV为4.5 h -1 时表现出22.3%的丙烷转化率和99%的丙烯选择性,给出了22.6 mol C3H6 g Co -1 h -1 的创纪录的丙烯构成速率。理论密度泛函理论(DFT)核算标明,丙烷在不饱满三配位Co单元,Co@Mo-S-1上的C-H键开裂的自由能垒(91.7 kJ/mol)比惯例饱满四配位Co的Co@S-1(150.1kJ/mol)低得多,此外,与丙烯脱附比较,丙烯过度脱氢的自由能垒更高。催化中心也表现出优异的安稳性,在550°C下运转72小时和5次再生循环后没有观察到显着的失活。

  这项工作为高效单原子钴基催化剂的规划供给了一种新的办法,并代表着运用非贵金属催化剂的高效经济的PDH技能向前迈出了一大步。

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