研究進(jìn)展一：化學(xué)工程學(xué)院磷化工團(tuán)隊(duì)聯(lián)合遼寧省石油化工催化科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室圍繞丙烷脫氫鋅基分子篩催化劑設(shè)計(jì)的最新研究成果“Origin of extra-stable multinuclear zinc species riveted into siliceous zeolite for efficient propane dehydrogenation”在化工領(lǐng)域著名學(xué)術(shù)期刊Chemical Engineering Journal（IF=13.3）發(fā)表。博士研究生張宜民和碩士研究生劉美玉為論文共同第一作者，通訊作者為祖運(yùn)副教授。

鋅基催化劑因其價格低廉、環(huán)境友好的特點(diǎn)，在丙烷直接脫氫制丙烯（PDH）方面具有廣闊的應(yīng)用前景，但在工作條件下，面臨著活性鋅成分的損耗嚴(yán)重等問題。鑒于此，本團(tuán)隊(duì)通過熱重-質(zhì)譜和原位傅立葉變換紅外光譜技術(shù)，首先成功打開了一個“黑匣子”—純硅（S-1）分子篩中活性Zn形態(tài)的起源。基于此，在鄰對硅羥基和硅醇巢的輔助下，通過中間體Zn(OH)_x的可控轉(zhuǎn)化，將單位點(diǎn)、多核和納米羥基化的ZnO_x物種分別封裝到S-1分子篩孔道中。令人欣喜的是，所合成的m-ZnO_x@S-1分子篩催化劑在PDH反應(yīng)中展現(xiàn)出令人羨慕的丙烯生成速率（50.8mmol?g_cat^-1?h^-1）和丙烯選擇性（>96%）。最重要的是，經(jīng)過7次循環(huán)再生后，催化活性恢復(fù)如初，并且沒有鋅的損失。這種優(yōu)異的PDH性能得益于低配位和超穩(wěn)定的多核ZnO_x物種，大大降低脫氫能壘，有利于PDH反應(yīng)產(chǎn)生丙烯和氫氣。這些發(fā)現(xiàn)闡明了鋅基分子篩催化劑催化PDH反應(yīng)的發(fā)展?jié)摿Γ樘娲蚉DH催化劑的優(yōu)化提供了后續(xù)借鑒。

上述研究工作得到了國家自然科學(xué)基金（22362019，U20A20120）、云南省基礎(chǔ)研究項(xiàng)目基金（202301AT070445，202101BE070001-031，202101AU070154）、云南省“興滇英才支持計(jì)劃”青年人才專項(xiàng)以及云南省磷化工節(jié)能與新材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室平臺的資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.153323

研究進(jìn)展二：化學(xué)工程學(xué)院磷化工團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中石化北京石油化工科學(xué)研究院舒興田院士團(tuán)隊(duì)圍繞含磷分子篩催化劑設(shè)計(jì)的最新研究成果“Disassembly-reassembly-phosphating strategy to fabricate hydrothermally-stable hierarchical P@ZSM-5 zeolite for efficient methanol-to-propylene”在化工領(lǐng)域著名學(xué)術(shù)期刊Chemical Engineering Journal（IF=13.3）發(fā)表。我院博士研究生張宜民和碩士研究生任永林為論文共同第一作者，祖運(yùn)副教授和梅毅教授為共同通訊作者。

ZSM-5分子篩作為甲醇制丙烯（MTP）催化劑之一，其孔結(jié)構(gòu)多級化和磷化提高了MTP反應(yīng)穩(wěn)定性和丙烯選擇性，但面臨穩(wěn)定磷效率差和分散不均勻等問題。磷化工團(tuán)隊(duì)提出利用自制的不對稱季鏻堿（三丁基丙基/辛基/十六烷基氫氧化鏻），通過對ZSM-5分子篩拆解-重組裝-磷化的一步策略創(chuàng)制了系列多級孔P@ZSM-5分子篩，并闡明了介孔形成機(jī)理以及磷與骨架鋁的相互作用。令人欣喜的是，重構(gòu)的四配位P^IV-O-Al^IV結(jié)構(gòu)賦予了多級孔P@ZSM-5分子篩優(yōu)異的水熱穩(wěn)定性和Br?nsted酸穩(wěn)定性。MTP試驗(yàn)表明，通過拆解-重組裝-磷化制備的P@ZSM-5(TBuCPOH)分子篩催化劑展現(xiàn)出良好的丙烯選擇性（48.9%）和較長的使用壽命（32.5 h, WHSV = 6 h^-1）。這種令人羨慕的MTP性能得益于分子篩孔結(jié)構(gòu)多級化和磷鋁相互作用所賦予適宜的Br?nsted酸強(qiáng)度的共同作用，這有利于MTP反應(yīng)的烯烴循環(huán)過程。這些發(fā)現(xiàn)為開發(fā)具有高反應(yīng)穩(wěn)定性和丙烯選擇性的新型MTP催化劑以及對“磷-分子篩”化學(xué)的理解提供了充滿價值的機(jī)會。

上述研究工作得到了國家自然科學(xué)基金（22362019，22068019）、云南省基礎(chǔ)研究項(xiàng)目基金（202301AT070445，202101BE070001-031）、云南省重大專項(xiàng)（202202AG050001）、云南省“興滇英才支持計(jì)劃”青年人才專項(xiàng)以及云南省磷化工節(jié)能與新材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室平臺的資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.154755