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作者：姚耀 來源：中國化工報 2010年11月04日
收藏中化新網訊 記者昨天從中國科學院金屬研究所獲悉，該所瀋陽材料科學國家（聯合）實驗室催化材料研究部等科研單位，藉助在納米金剛石表面上高度彎曲的氧摻雜石墨烯活性結構，在無氧、無水蒸氣保護的低溫條件下實現了乙苯直接脫氫製取苯乙烯，其催化活性約為工業氧化鐵催化劑的3倍。
此項成果將在乙苯脫氫工業領域具有良好的應用前景。研究人員首次使用了非金屬材料催化直接脫氫反應，利用先進的原位表徵手段在非金屬催化反應機理、活性位結構和反應中間體等關鍵科學問題上取得了重要突破，為非金屬催化方向的深入發展和乙苯脫氫傳統產業的技術升級提供了重要參考。
據介紹，積碳一直是困擾烷烴轉化工業的關鍵問題。傳統催化劑以金屬及其氧化物為活性組分，反應物烷烴分子在活化的同時也不可避免地形成碳沉積物，最終導致催化劑活性流失。傳統的解決方法是添加鹼金屬、稀土金屬氧化物等助劑適當延緩失活過程，或者引入大量水蒸氣進行原位消碳以保護活性中心，迫切需要開發新一代節能、清潔、高效的烷烴脫氫催化材料。
瀋陽材料科學國家（聯合）實驗室催化材料研究部與德國Fritz Haber研究所、中科院長春應化所、克羅埃西亞研究人員合作發現，納米金剛石表面碳原子在較大的表面曲率作用下發生部分石墨化，形成了獨特的「金剛石-石墨烯」的核殼納米結構。他們在無水蒸氣保護的直接脫氫反應條件下，對納米金剛石和典型工業氧化鐵催化劑的活性和穩定性進行了考察。結果表明，反應開始5小時後，氧化鐵催化劑上轉化率由20.2%迅速降低至7.1%，而納米金剛石上轉化率則在120小時內高於20.5%，苯乙烯選擇性高達97.3%。反應後，氧化鐵上發生嚴重積碳，而納米金剛石的表面結構則沒有明顯變化。