超稳定的丙烷脱氢铂基催化剂诞生

　　福州大学化工学院、氟氮化工新材料全国重点实验室教授鲍晓军、朱海波团队与合作者研制出超稳定的丙烷脱氢铂基催化剂。该催化剂以纯丙烷为原料，在反应温度为550℃、丙烷转化率接近热力学平衡转化率的条件下，首次实现了超6个月的稳定运行，创造了丙烷脱氢铂基催化剂耐久性新纪录。5月28日，相关研究成果在线发表于《自然》。

　　丙烯是生产塑料、橡胶和纤维三大合成材料的重要基础化工原料。丙烷脱氢技术凭借其生产丙烯的专属性，已成为石化行业原料轻质化转型的核心技术路径。截至2024年，国内丙烷脱氢装置的总产能已突破2300万吨/年。丙烷脱氢铂基催化剂在高温反应条件下极易发生烧结而导致催化剂失活，开发兼具高活性与高稳定性的铂基催化剂一直是丙烷脱氢技术革新面临的重大挑战。

　　该研究团队发现，将铂粒子封装在MFI分子筛的孔道中能在短期内抑制其烧结失活；而在长期的反应中铂粒子将缓慢从分子筛孔内扩散到外表面发生聚集，导致不可逆的失活。因而，避免铂失活的根本途径是防止其扩散至分子筛外表面。团队进一步研究发现，铂粒子的稳定性取决于MFI分子筛b轴长度。当b轴长度小于2微米时，铂粒子因扩散路径较短迅速迁移到催化剂外表面，进而发生不受限的聚集形成大颗粒，导致催化剂不可逆失活；当b轴长度大于2微米时，扩散路径的延长致使铂粒子在分子筛孔道内发生聚集而长大，长大的铂粒子最终被孔道“卡住”并被牢固锁定，从而可有效避免铂粒子的团聚失活。基于上述发现，该团队提出通过分子筛孔道限域实现铂粒子的“扩散-聚集-自锁”，创制出具有抗烧结性能的超稳定性丙烷脱氢铂催化剂。

　　鲍晓军、朱海波团队在丙烷脱氢铂基催化剂领域经过长达8年的持续攻关，取得了系统性突破。两个月内先后在《科学》和《自然》上发表研究论文，分别解决了铂基催化剂无氯氧化再生与反应稳定性两大挑战。该系统性研究成果不仅为贵金属催化剂烧结及其无氯氧化再生这两大催化领域公认难题的解决提供了新思路，也为革新丙烷脱氢技术开辟了新途径。