分子篩是優異的亞納米金屬催化劑載體材料,能夠用于丙烷脫氫催化反應。但是,通過工業浸漬方法向分子篩內引入的金屬物質容易發生嚴重的團聚,并且穩定性較差。
有鑒于此,吉林大學于吉紅院士等報道開發了無定形的原型分子篩PZ(protozeolite),這種PZ分子篩能夠調節硅醇和分子篩微孔,因此能夠通過簡單且價格優勢的共浸漬方法將PtSn催化劑修飾在PZ內。
本文要點
(1)
通過XAS、XPS、原位CO吸附DRIFT等表征技術以及DFT理論計算,發現PtSn/PZ形成高度分散的Ptδ+-Ox-Sn,這種PtSn/PZ分子篩催化劑的丙烷脫氫催化反應達到高達45.4 %的丙烷轉化率和99 %的丙烯選擇性(WHSV=3.6 h-1, 550 ℃)。表觀速率常數達到565 molC3H6 gPt-1 bar-1,是目前Pt催化劑所能夠達到最好的范圍內。
(2)
研究發現硅醇的密度決定了PtSn物質的化學狀態,通過降低硅醇的密度,PtSn物質的狀態能夠從Ptδ+-Ox-Sn變為PtSn合金。這項工作展示了含有豐富硅醇的無定形PZ分子篩能夠穩定各種各樣的金屬催化劑,這為調節金屬物種化學態提供幫助。
參考文獻
Jialiang Li, Qiang Zhang, Guangyuan He, Tianjun Zhang, Lin Li, Junyan Li, Dapeng Hao, Wei Zhang, Osamu Terasaki, Donghai Mei, and Jihong Yu*, Silanol-Stabilized Atomically Dispersed Ptδ+-Ox-Sn Active Sites in Protozeolite for Propane Dehydrogenation, J. Am. Chem. Soc. 2024
DOI: 10.1021/jacs.4c05727
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c05727