图 金属-氧化物电子作用介导的氧化钛包覆层催化丙烷脱氢

　　在国家自然科学基金项目（批准号：22121004、22122808、22108201）等资助下，天津大学巩金龙团队在丙烷脱氢制丙烯催化剂研究方面取得进展。研究成果以“廉价金属镍促进缺陷态氧化钛包覆层催化丙烷脱氢（Defective TiOx overlayers catalyze propane dehydrogenation promoted by base metals）”为题，于2024年7月19日在《科学》（Science）杂志以封面论文形式在线上发表。论文链接：https://doi.org/10.1126/science.adp7379。

　　催化剂在石油化工、煤化工、化学医药等多个行业生产中发挥着重要作用，约80%以上的化工过程都涉及催化反应。在丙烷脱氢制丙烯这一重要烯烃生产工艺中，催化剂性能关系到产品的产量和质量。该团队基于对金属和氧化物相互作用规律的认知，提出调控氧化物与非贵金属间电子相互作用以促进催化过程的研究思路，开发出新型氧化钛-镍复合催化剂。团队通过控制氧化钛在金属镍颗粒表面的覆盖程度，实现对氧化钛和镍之间电子转移过程的可控。在丙烷脱氢工业相关反应中，该催化剂展现出与传统贵金属催化剂相当的活性、选择性和稳定性。机理研究进一步表明，氧空位邻近的四配位钛位点是丙烷脱氢的关键活性物种，次表面金属镍作为电子助剂，加速了氧化钛表面碳氢键活化和氢气解吸过程，同时抑制裂解、积碳等副反应的发生。上述研究思路为丙烷脱氢制丙烯工艺提供了技术支撑。