來源:《中國科學(xué)報》第4版 綜合
發(fā)布時間:2025-04-27

柔性分子篩CoS-1示意圖。中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所供圖
本報訊(記者孫丹寧)近日,中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員肖建平團隊與浙江大學(xué)研究員王亮、教授肖豐收團隊,以及寧夏大學(xué)教授劉晰團隊合作,在丙烷脫氫制丙烯的研究中取得新進展——開發(fā)出一種鈷硅酸鹽沸石催化劑(CoS-1)。該催化劑具有獨特的分子篩骨架穩(wěn)定孤立四面體鈷位點結(jié)構(gòu),展現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能。此外,在工業(yè)條件下,其丙烷脫氫性能優(yōu)于傳統(tǒng)工業(yè)PtSn/Al2O3催化劑。相關(guān)成果發(fā)表于《自然-催化》。
低碳烯烴是現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的重要原料,通過低碳烷烴脫氫,有望實現(xiàn)頁巖氣直接生產(chǎn)低碳烯烴,具有重要的研究價值。
該研究中,肖建平團隊通過穩(wěn)定性研究和催化動態(tài)模擬,揭示了CoS-1的活性中心結(jié)構(gòu)及其高性能的化學(xué)根源。團隊通過微觀動力學(xué)模擬計算了這兩種催化劑上的烷烴脫氫速率,發(fā)現(xiàn)雖然CoS-1具有更低的能壘,但由于丙烷擴散到分子篩孔道內(nèi)的過程會造成較大的熵損失,使得Coδ+位點附近的丙烷濃度遠低于Pt3Sn表面,從而導(dǎo)致在反應(yīng)初期CoS-1的總反應(yīng)速率略低于Pt3Sn。
此外,團隊還提出,分子篩非鍵合吸附的特性有利于產(chǎn)物丙烯的快速脫附,降低了催化劑積碳速率,從而使CoS-1表現(xiàn)出更優(yōu)異的長期穩(wěn)定性。
相關(guān)論文信息:https://doi.org/10.1038/s41929-025-01320-x
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