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耐用5500小时 厦大创制超强催化剂

类别:汽车 发布时间:2024-03-03 08:37:00 来源:厦门日报

耐用5500小时 厦大创制超强催化剂

In动态迁移构建高稳定性Rh单原子烷烃脱氢催化剂。(图片来源:厦门大学微信公众号)

问题

目前商业化烷烃脱氢催化剂(Pt基和Cr基催化剂)面临易烧结、易积碳、催化剂需频繁再生以及由此带来的高能耗、高排放等一系列问题。

破解

厦大团队另辟蹊径,提出“原位动态构建活性位”的概念。利用In的亲氧性和动态迁移的特性,设计反应条件下活性位动态形成且高度稳定的In/Rh@S-1催化剂,该方法为超稳、高效单原子催化剂的设计和合成提供了新的思路。

厦门网讯 (厦门日报记者 佘峥 通讯员 化工)厦门大学团队创制出高达5500小时以上寿命的超高稳定性催化剂,该催化剂用于合成纤维、橡胶、塑料等诸多大宗化工产品的基础原料——低碳烯烃的生产制成。

厦大昨天发布消息,厦大化学化工学院、固体表面物理化学国家重点实验室王野教授、傅钢教授和上海光源姜政研究员(现中国科学技术大学教授)等,历经六年创制的这一研究成果,发表在3月1日出版的全球顶级学术刊物《科学》上。

低碳烯烃是合成纤维、橡胶、塑料等诸多大宗化工产品的基础原料,全球年需求量超过3亿吨。烷烃直接脱氢是工业制烯烃的重要途径,目前商业技术主要掌握在欧美企业。不过,由于反应须在苛刻的高温条件下进行,目前商业化烷烃脱氢催化剂(Pt基和Cr基催化剂)仍面临易烧结、易积碳、催化剂需频繁再生以及由此带来的高能耗、高排放等一系列问题。因此,创制具有自主知识产权的超高稳定性催化剂,开发新一代烷烃直接脱氢技术并推进其产业化是重中之重。

但是,如何构筑在高温苛刻反应条件下稳定,且兼具高活性和高选择性的金属催化剂,是催化领域公认的重大挑战。近年,国内外学者在提升丙烷脱氢催化剂的稳定性方面已取得重要进展,不过,由于高温下金属元素的迁移导致性能劣化,难以在近工业条件下实现500小时以上的连续稳定运行。

厦大团队就是在这方面取得突破。校方介绍说,王野团队另辟蹊径,提出“原位动态构建活性位”的概念,为超稳、高效单原子催化剂的设计和合成提供了新的思路。

据介绍,厦大团队的这一成果的重要突破在于,新型催化剂可有效规避积碳生成,无需像商用烷烃脱氢工艺须额外添加氢气以抑制积碳,也无需通过空气烧焦频繁再生,使过程更简便且更加绿色—— 以纯丙烷为反应原料,该催化剂在550℃的近工业反应条件下长达5500小时的连续测试中活性和选择性均保持稳定。在600℃高丙烷转化率(>60%)下,新催化剂可连续稳定运行1200小时以上。

校方还介绍说,厦大团队的工作开辟了Pt基和Cr基以外的无需频繁再生的烷烃脱氢新催化剂体系,有望开发具有自主知识产权的化工清洁生产技术,助力实现碳中和目标。

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