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[转载]一图了解:利用金属和金属氧化物纳米结构催化剂提高丙烷脱氢的效率

已有 1131 次阅读 2022-9-26 04:18 |系统分类:论文交流|文章来源:转载

天津大学巩金龙教授文章关于丙烷脱氧结构化催化剂的精彩文章

文章题目:丙烷脱氢的纳米结构催化剂

DOI: 10.1021/accountsmr.0c00012

创新性(主要内容)

现有丙烷脱氢制丙烯的催化剂是否还有改进的空间?天津大学新能源化工团队(ECAT)的研究全面展示了如何控制金属和金属氧化物纳米结构催化剂(NCs)来提高丙烷脱氢(PDH)的效率。通过引入助剂和载体,能够纳米结构催化剂的组成、缺陷和限域三个方面促进丙烷脱氢。对于金属NCs(如Pt基),表面活性位几何孤立程度和电荷密度的增加可以抑制丙烷脱氢反应中积碳生成和颗粒烧结。ECAT团队证明,具有更高几何孤立程度和电子密度的单原子/金属间合金显著提升了PDH效率。对于金属氧化物NCs(如VOx基),诱导产生的本征缺陷位能够提高PDH效率。另外,将金属氧化物限域在纳米多孔材料中,可以提升丙烷脱氢活性和稳定性。除了Pt基和金属氧化物基催化剂,廉价过渡金属(如镍、铁和钴)作为替代催化剂同样具有一定的可行性。ECAT团队进一步开发了基于氧载体催化剂的化学链氧化脱氢新工艺,打破了传统PDH工艺中丙烷转化率的热力学平衡限制。ECAT小组目前致力于纳米结构催化剂的放大制备和PDH工艺的优化,以促进丙烯的工业化生产。

研究背景(主要原因)

现有的Pt基和CrOx基催化剂在PDH工业化生产中表现出良好的性能。然而,高温操作条件(>500°C)对丙烷脱氢的整体效率造成了不利影响。纳米结构催化剂(NCs)以其高效可控的PDH反应性能受到广泛关注。因此本研究的重点是通过对金属和氧化物基NCS的可控调节来优化PDH效率。本研究的结果不仅为提高PDH效率提供了有效的方法,也为今后的PDH相关研究提供了重要的参考。

SDG影响力(研究意义)

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