科学家协作报导一类钴硅沸石基丙烷脱氢催化剂的组成战略

来源：张信哲欧宝    发布时间：2025-04-20 22:13:12

  该效果报导了一类钴硅沸石基丙烷脱氢催化剂的组成战略，为未来开发更为经济且高效的丙烷脱氢新技能、替代贵金属催化剂供给支撑。

  丙烯是全球产值最高的两种根底有机化工原料之一。根据传统石油道路的蒸汽裂解及催化裂化联产是曩昔各类烯烃出产的干流，但这些进程的丙烯收率难以前进，很难满意市场需求的敏捷增长。跟着2010年前后的页岩气革新的推动和挖掘技能的前进，丙烷催化脱氢技能（Propane dehydrogenation, PDH）已成为当时产能增速最快的丙烯出产进程。

  曩昔数十年的研讨标明在地球上蕴藏丰厚的铁、锌、钴、镍、铬、钒和钼等许多金属或氧化物均有脱氢催化功用，但以铂为代表的贵金属催化剂体现出远高于其它金属催化剂的归纳功能。例如虽然Catofin工业技能所运用的工业Cr2O3/Al2O3基催化剂铬的负载量高至15wt%-20wt%，远高于铂（一般负载量0.3wt%左右），但其全体催化功率仍较运用铂的Oleflex为代表的贵金属催化工艺明显更低。

  除了反响活性之外，这些金属及其氧化物的惯例运用的寿数仍然是一个严峻的问题，它们中的大多数会在几个小时乃至几分钟内因为外表复原或结焦敏捷失活，并且负载型催化剂因为在严苛工况条件下的不可逆烧结，其循环惯例运用的寿数更是一个长时间未能处理的难题。

  多年以来，用廉价环保且高效的非贵金属催化剂替代铂一向科学界和工业界最感兴趣的课题之一。团队以为金属杂原子同晶替代的沸石分子筛复合催化材猜中金属不只大多以孤立态高度涣散，其金属配位结构也极为特别，与前述负载型金属（氧化物）催化剂体系有着实质的差异。这类材猜中金属大多彻底以单位点（少量被以为是双位点等） 方式存在于沸石分子筛独立的晶体结构中因而有特别的微结构，可为催化活性中心功能和结构的调控供给更多思路。

  在此布景下，研讨团队研发一类高安稳 Co2+骨架替代的MFI分子筛催化剂CoS-1，该催化剂在丙烷高空速进料下运转的条件下也能轻松完成转化率挨近热力学上限，丙烯选择性优于大部分已报导的贵金属催化剂。这些收效的要害除了在氧化硅沸石晶体（CoS-1）中引进丰厚的安稳孤立钴位点，构成丰厚的 Co+-O-SiOx键结构单元外，经过精准操控的酸处理挑选并消除不安稳的钴种，使得CoS-1的催化活性、选择性、安稳性，以及再生性均得到了明显优化。

  例如，丙烷转化率为~58%时，丙烯选择性也保持在~92%；在模仿工业条件下（分压0.4bar的丙烷，600℃）测验可得， CoS-1相较于PtSn/Al2O3催化剂具有更低的失活速率；最重要的是，CoS-1能够直接在反响后直接通入空气原位煅烧再生而无需氧化氯化等过程，而以运用Pt基催化剂的Oleflex为代表的当时PDH工艺催化剂无法经过在反响器中原位焙烧而再生，一定要经过移动床接连移出并进行氧氯化处理，往往需求装备杂乱的催化剂再生体系和别离体系，能耗较高且技能杂乱。因而这一类钴硅沸石催化剂的上述归纳功能体现可为未来替代贵金属催化剂、开发更为经济且高效的丙烷脱氢新技能供给或许。（来历：科学网）