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記者29日從福州大學(xué)獲悉，該校鮑曉軍教授、朱海波教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合清源創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室、中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所等單位，在丙烷脫氫催化劑領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，研制出超穩(wěn)定的丙烷脫氫鉑基催化劑。該催化劑以純丙烷為原料，在反應(yīng)溫度為550℃、丙烷轉(zhuǎn)化率接近熱力學(xué)平衡轉(zhuǎn)化率的條件下，首次實(shí)現(xiàn)了超6個(gè)月的穩(wěn)定運(yùn)行，創(chuàng)造了丙烷脫氫鉑基催化劑耐久性世界新紀(jì)錄。相關(guān)研究成果28日在線發(fā)表在《自然》上。

丙烯是生產(chǎn)塑料、橡膠和纖維三大合成材料的基礎(chǔ)化工原料，丙烷脫氫已成為生產(chǎn)丙烯的核心路徑。截至2024年，國(guó)內(nèi)丙烷脫氫裝置的總產(chǎn)能已突破2300萬(wàn)噸/年。丙烷脫氫鉑基催化劑在高溫反應(yīng)條件下極易發(fā)生燒結(jié)而導(dǎo)致催化劑的失活，因此研發(fā)高穩(wěn)定性的鉑基催化劑是丙烷脫氫技術(shù)革新面臨的重大挑戰(zhàn)。

該研究團(tuán)隊(duì)首次發(fā)現(xiàn)MFI分子篩封裝的鉑粒子的穩(wěn)定性與其b軸長(zhǎng)度密切相關(guān)。當(dāng)b軸長(zhǎng)度大于2微米時(shí)，擴(kuò)散路徑較長(zhǎng)致使鉑粒子在分子篩孔道內(nèi)發(fā)生聚集而長(zhǎng)大，長(zhǎng)大的鉑粒子最終被“卡”在孔道中并被牢固鎖定，從而避免了鉑粒子的團(tuán)聚失活?；谏鲜霭l(fā)現(xiàn)，團(tuán)隊(duì)提出通過(guò)分子篩孔道限域?qū)崿F(xiàn)鉑粒子的“擴(kuò)散—聚集—自鎖”，創(chuàng)制出具有抗燒結(jié)性能的超穩(wěn)定性丙烷脫氫鉑基催化劑。

鮑曉軍、朱海波教授團(tuán)隊(duì)在丙烷脫氫鉑基催化劑領(lǐng)域經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)8年的持續(xù)攻關(guān)，取得了系統(tǒng)性突破。近兩個(gè)月內(nèi)先后在國(guó)際頂刊《科學(xué)》和《自然》上發(fā)表研究論文，分別解決了鉑基催化劑無(wú)氯氧化再生與反應(yīng)穩(wěn)定性兩大挑戰(zhàn)。該系統(tǒng)性研究成果不僅為貴金屬催化劑燒結(jié)及再生困難這兩大催化領(lǐng)域公認(rèn)難題的解決提供了新思路，也為變革丙烷脫氫技術(shù)開(kāi)辟了新途徑。

（福州大學(xué)供圖）