丙烯是化學(xué)工業(yè)最重要的基本原料之一，過(guò)去5年年均增速為GDP的1.8倍。傳統(tǒng)蒸汽裂解工藝丙烯產(chǎn)能嚴(yán)重不足且無(wú)法調(diào)控，必須尋求丙烯生產(chǎn)的替代工藝。丙烷脫氫（PDH）是一種非常有前景的生產(chǎn)丙烯的工藝過(guò)程，但通常依賴高價(jià)的Pt和有毒的Cr(VI)催化劑，這些催化劑往往由于金屬燒結(jié)和嚴(yán)重的積炭而迅速失活。因此，在高效、低成本、環(huán)保的替代催化劑設(shè)計(jì)上實(shí)現(xiàn)突破將至關(guān)重要。

鑒于上述挑戰(zhàn)，磷化工團(tuán)隊(duì)提出采用配體保護(hù)策略，巧妙地在硅基分子篩骨架上錨定了雙金屬位點(diǎn)，此類催化劑展現(xiàn)出高溫穩(wěn)定性和抗燒結(jié)能力。在可比條件下，Ni/Zn摩爾比為3:1的NiZn-S-1催化劑（0.2Ni0.06Zn-S-1）表現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性（丙烷轉(zhuǎn)化率為32.5%，TOF為28.5min^-1），丙烯選擇性高（> 90%）。反應(yīng)30小時(shí)后，催化劑失活率為0.0778 h^-1，僅次于貴金屬催化劑。在連續(xù)4次氧化還原循環(huán)后，該催化劑的催化性能幾乎與新鮮催化劑保持一致。多種原位表征證實(shí)，雙金屬位點(diǎn)間協(xié)同作用有利于C-H鍵的選擇性活化和丙烯脫附，減少了高石墨化程度焦炭的形成，從而提高了催化劑的穩(wěn)定性。該研究中新型雙金屬位點(diǎn)催化劑的設(shè)計(jì)為今后開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的替代性PDH催化劑提供了新的思路。

相關(guān)成果以“Bimetallic Ni-Zn site anchored in siliceous zeolite framework for synergistically boosting propane dehydrogenation”為題發(fā)表在能源化工領(lǐng)域國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊Fuel上。論文的第一作者為我院2019級(jí)碩士研究生黃承明，通訊作者為祖運(yùn)博士和何德東副教授，昆明理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院為第一單位。該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、云南省磷化工節(jié)能與新材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等項(xiàng)目和平臺(tái)的資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.121790