Nat. Catal. 封面！中国石油大学（北京）在丙烷脱氢非贵金属基催化剂研究方面取得新进展

导读

近日，中国石油大学（北京）化学工程与环境学院、重质油全国重点实验室姜桂元教授团队联合德国莱布尼兹催化研究所Evgenii V. Kondratenko教授团队、焦海军教授团队、山西大学、中国科学院大连化学物理研究所及德国卡尔斯鲁厄理工学院等科研机构合作者，在丙烷无氧脱氢催化剂研究方面取得新进展。研究结果以“混合价Co0/IIOx簇负载于Silicalite-1促进丙烷脱氢制丙烯（Mixed-valence Co0/IIOx clusters on Silicalite-1 facilitate propane dehydrogenation to propene）”为题，于2月23日在《自然催化》（Nature Catalysis) 在线发表，并被选作3月刊正封面。

丙烯是基本的有机化工原料，传统丙烯主要来源于原油馏分裂解等高能耗工艺。受石油储量限制且随着页岩气等非常规天然气资源的开发，丙烷无氧脱氢（PDH）作为定向生产丙烯的工艺，成为最具发展潜力的新型工艺路线之一。商业PDH工艺主要采用Pt基和Cr基催化剂，但其分别存在成本高及环境污染问题。近年来多种环保型非贵金属催化剂被陆续研发报道，但仍存在活性和选择性不足的问题。作为一种有竞争力PDH催化剂，Co基催化剂虽被进行了广泛研究，但其真实活性位及作用本质尚不明晰，限制了其性能进一步提升和将来高效催化剂研发。

该研究中，研究人员利用分子筛缺陷羟基位点，通过强静电吸附策略在纯硅分子筛Silicalite-1上构筑了亚纳米CoOx团簇物种。系统表征结果表明，这些CoOx团簇在PDH反应条件下可发生部分还原，形成由少量金属态Co⁰ 原子分布在Co²⁺氧化物团簇上的混合价活性结构，该类混合价Co0/IIOx团簇通过晶格氧与分子筛骨架牢固锚定，在高温反应环境中保持高度稳定。该催化剂在接近平衡转化率条件下展现出优异的丙烯选择性、生成速率和长周期稳定性，并在多轮反应/再生循环中保持良好耐久性，显示出潜在的工业应用前景。初步技术经济评估结果表明，该体系在丙烯生产成本方面具有竞争力。本研究不仅构建和明确了高效Co基催化剂的活性位及催化作用机制，还为反应条件下有目的设计和调控高效非贵金属基PDH催化剂提供了基础。

德国莱布尼兹催化研究所博士张启扬、中国石油大学（北京）副教授李宇明和山西大学副教授田欣欣为论文第一作者；姜桂元、焦海军及Evgenii V. Kondratenko为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划课题以及德国科学基金会等项目的资助。

https://www.nature.com/articles/s41929-026-01488-w

来源：中国石油大学（北京）