ACS Catal.:納米銳鈦礦型TiO2-x氧化物高活性催化丙烷脫氫

2021-02-23 催化計

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丙烷脫氫（PDH）生產丙烯迫切需要開發具有豐富、無毒、低成本以及高性能的催化劑。

近日，中國石油大學（北京）Zhenfei Gao，劉百軍教授，Zhen Zhao報導了通過原位還原製備的純TiO2納米顆粒表現出優異的催化PDH性能。在600 ℃時，丙烷初始轉化率可達67%，丙烯單程收率為45%。在550℃時，丙烷轉化率為21%，丙烯選擇性高達94%。

本文要點

要點1. 研究人員根據異位/原位表徵結果和量子化學計算結果，對活性中心的動態形成和反應機理進行了詳細的研究。還原性丙烷及其衍生物可與納米銳鈦礦型TiO2的表面晶格氧反應，形成氧空位和配位不飽和Ti陽離子（Ticus），從而可以催化高丙烯選擇性的PDH，同時C3H6的生成速率與表面氧空位濃度成正比。

要點2. 研究發現，具有高表面能的納米TiO2的Ostwald熟化是形成氧空位的關鍵。納米TiO2在高溫下的團聚使晶格氧原子移動和活躍，這些氧原子被突然消耗，從而更容易形成氧空位和氧空位。此外，表面氧空位濃度還受熱能和勢能驅動的氧從體相向表面遷移的速率（濃度差）的影響。

 

Zean Xie, et al, Highly Active Nanosized Anatase TiO2−x Oxide Catalysts In Situ Formed through Reduction and Ostwald Ripening Processes for Propane Dehydrogenation, ACS Catal. 2020

DOI: 10.1021/acscatal.0c02825

https://dx.doi.org/10.1021/acscatal.0c02825

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