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科學家開發(fā)出新型鈷硅酸鹽沸石催化劑
作者：孫丹寧      來源：中國科學報
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近日，中國科學院大連化學物理研究所研究員肖建平團隊與浙江大學研究員王亮、教授肖豐收團隊，以及寧夏大學教授劉晰團隊合作，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)表在《自然-催化》上。
低碳烯烴是現(xiàn)代化學工業(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。
本工作中，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催化劑的活性中心結(jié)構(gòu)及其高性能的化學根源。團隊通過微觀動力學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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