微调双金属纳米颗粒的结构对于理解丙烷脱氢(PDH)的构效关系和进一步提高催化性能至关重要。 PTFE双金属催化剂中过量的Fe会促进碳沉积,导致丙烯选择性低。 然而,在不破坏PTFE催化剂结构的情况下选择性地消除过量的Fe仍然具有挑战性。 最近郭新闻,大连理工大学张光辉跟宋春山,香港中文大学等研究表明,在PTFE催化剂上将CO2引入PDH可以显著抑制焦炭的形成,其中CO2在不改变PTFE合金催化表面结构的情况下有效地消除了活性Fe(0)焦化位点。
与不添加CO2的脱氢反应相比,CO2 C3H8的进料比为0在20时,PT1Fe7 S-1催化剂的丙烯收率最高,焦炭含量为188 wt% 减少到 10 wt%。基于对Fe基催化剂结构变化的理解,Fe(0)物种可以在CO2加氢反应中被氧化成Fe3O4与金属铁物种相比,稳定的FeOX物种在PDH反应中表现出更高的烯烃选择性和较弱的焦化能力(尽管其对脱氢速率的贡献远低于PTFE合金)。
XPS、ExAFS和57Fe M SSBAUER结果表明,CO2-PDH反应过程中过量非合金化Fe物种的氧化对碳沉积的显著抑制,而不是逆Boudouard反应(CO2 + C = 2CO)。 综上所述,引入软氧化剂CO2氧化PTFE双金属催化剂中的非合金非选择性Fe(0)相,提高PDH性能,为调整PTFE双金属催化剂结构,提高反应条件下PDH反应性能提供了指导策略。
promoting propane dehydrogenation with co2 over the ptfe bimetallic catalyst by eliminating the non-selective fe(0) phase. acs catalysis, 2022. doi: 10.1021/acscatal.2c00649