清源创新实验室鲍晓军教授、朱海波教授团队继Science后，在Nature发表重要成果
发布时间：2025-05-29 信息来源：操作>>
清源创新实验室能源与催化科研团队鲍晓军教授、朱海波教授在“丙烷脱氢催化剂”领域又取得突破性进展，5月28日在Nature上以“加速预览（Accelerated Article Preview）”的形式发表了题为“Pt migration-lockup in zeolite for stable propane dehydrogenation catalyst”（《分子筛中铂的迁移-锁定形成高稳定的丙烷脱氢催化剂》）的研究论文。
该成果由清源创新实验室联合福州大学、中国科学院大连化学物理研究所、上海应用物理研究所等单位合作完成。 清源创新实验室徐志康特聘研究员为论文第一作者，能源与催化科研团队鲍晓军教授、朱海波教授为通讯作者。这是该团队继4月10日在Science上发表丙烷脱氢无氯氧化自愈再生催化剂的成果后，时隔48天，再次在国际顶刊发文。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Pt基催化剂在高温反应条件下极易发生因Pt物种烧结而导致的催化剂失活，因此开发兼具高活性与高稳定性的Pt基催化剂一直是丙烷脱氢技术革新面临的重大挑战。为应对上述挑战，研究团队经过不懈攻关首度研制出超稳定的丙烷脱氢Pt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Pt基催化剂耐久性新纪录。该研究团队研究揭示，分子筛负载的丙烷脱氢Pt基催化剂的失活源于Pt物种由分子筛内向外迁移及其最终在外表面的聚集，因而避免Pt物种失活的根本途径是防止其扩散至催化剂外表面。进一步研究发现，Pt物种从分子筛孔道内部扩散至催化剂外表面的过程中存在“表面团聚”与“孔道聚集”的竞争作用机制。对MFI分子筛负载的Pt基催化剂而言，其是否失活则取决于MFI分子筛b轴的长度（Lb）：当Lb2μm时，Pt物种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Lb ≥ 2 μm时，扩散路径的延长致使Pt物种在分子筛孔道内发生“孔道聚集”，受限于分子筛孔道尺寸而被牢固地锁定于孔道中，从而可有效避免Pt物种的聚集失活。基于上述发现，该团队提出通过分子筛孔道限域新方法实现Pt物种的“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Pt-Sn@MFI催化剂。
Pt物种的“扩散-聚集-自锁”形成超6个月稳定的Pt基催化剂
清源创新实验室能源与催化科研团队在丙烷脱氢催化剂领域经过长期的持续攻关，取得了系统性突破。两月内先后在国际顶刊Science和Nature上发表研究论文，分别解决了Pt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困难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。该项研究工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划和清源创新实验室重大、企业联合资助项目等的资助。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09168-8
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