烷烴脫氫是制備烯烴的重要路徑，有鑒于此，加州大學伯克利分校Enrique Iglesia教授等報道研究ZrO2粉末表面具有優異反應活性的Lewis酸堿對（LAB）位點用于C2-C4烷烴脫氫，以及通過化學方法去除強結合的H2O和CO2（而不是在高溫下處理），從而避免高溫脫附和ZrO2燒結伴隨的活性位點損失。
本文要點
（1）
通過DFT計算中間體和過渡態的能量，并且與動力學分析和同位素標記及逆行結合，發現所有的烷烴的端位點C-H鍵活化在Zr-O LAB（Lewis酸堿對）位點具有合適的活化能能壘（84 kJ mol-1）。
（2）
烷基碳負離子的β-H消除生成烯烴并且脫附反應比切斷C-C化學鍵（100 kJ mol-1）在能量上更容易進行。因此在700-900 K溫度區間能夠實現非常高的脫氫催化選擇性（>98 %）。隨后一對質子-負氫非常容易結合，隨后完成脫氫催化反應的一個循環。這項研究為發展高活性和高選擇性的LAB催化劑，以及發現特定化學處理讓其表現優異催化活性，通過這種方式能夠產生超過有毒催化劑（Cr）或價格昂貴（Pt）催化劑的性能。
參考文獻
Nicholas R. Jaegers, Vardan Danghyan, Junnan Shangguan, Carlos Lizandara-Pueyo, Prashant Deshlahra, and Enrique Iglesia*, Heterolytic C–H Activation Routes in Catalytic Dehydrogenation of Light Alkanes on Lewis Acid–Base Pairs at ZrO2 Surfaces, J. Am. Chem. Soc. 2024
DOI: 10.1021/jacs.4c07766
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c07766
