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甲烷的非氧化脫氫-芳構化能夠通過鉬-分子篩催化劑和熱催化方式，同時生成氫氣和苯作為產物，這種反應路徑是具有前景的天然氣增值方法和路徑。但是甲烷的轉化率以及芳烴產物的選擇性都非常低，而且催化劑的穩定工作時間比較短，造成甲烷脫氫芳構化難以實現工業化。

有鑒于此，俄克拉荷馬大學丁漢平教授、愛達荷國家實驗室丁冬教授、喬治梅森大學 Pei Dong教授等提出增強甲烷活化和C-C化學鍵偶聯的機理，能夠同時增強轉化率和產物選擇性。

本文要點

（1）

通過與Pt-Bi合金簇能夠生成三重金屬催化劑Pt-Bi/Mo/ZSM-5，Pt-Bi合金與Mo之間具有協同相互作用，分子篩表面的Mo₂C生成CH₃*能夠移動到Pt-Bi合金納米粒子上發生C-C偶聯生成C₂化合物（低聚關鍵中間體）。該步驟與分子篩內部發生于Mo位點的催化反應同時發生。

（2）

這種三金屬催化劑在710 ℃的甲烷轉化率達到18.7 %，苯的選擇性達到69.4 %。當使用95 %/5 %的CH₄/N₂，表現優異的穩定性和緩慢的失活速率，在2 h后失活僅為9.3 %，而且通過在H₂氣氛中重生處理，催化活性能夠恢復98.6 %。

參考文獻

Zhu, P., Bian, W., Liu, B. et al. Direct conversion of methane to aromatics and hydrogen via a heterogeneous trimetallic synergistic catalyst. Nat Commun 15, 3280 (2024).

DOI: 10.1038/s41467-024-47595-9

https://www.nature.com/articles/s41467-024-47595-9