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乙醇脱氢采用非氧化途径颇具挑战。研究人员构建不同状态 Mo 位点的硫掺杂碳（S-C）催化剂用于乙醇脱氢。Mon/S-C 催化剂时空产率达 550 gacetyl/kgcat./h ，选择性 92%，稳定超 70h。为乙醇脱氢研究提供新思路。
在当今世界，能源问题和环境问题日益严峻，就像两座沉甸甸的大山，压在人们的心头。全球气候变暖和化石燃料的逐渐枯竭，让寻找替代能源成为了科学界的热门话题。乙醇，作为一种常见的化学物质，在很多领域都有广泛应用，比如饮料、医药、生物燃料等。而乙醇脱氢制备乙醛和乙酸乙酯，这一过程在工业生产中至关重要。乙醛可以用来制造染料、药品等，乙酸乙酯则是重要的环保溶剂，在制药、香料合成等领域不可或缺。
目前，乙醇脱氢主要有两种途径：一种是在氧化剂存在下进行脱氢，另一种是在无氧环境中直接脱氢。相比之下，直接脱氢符合绿色化学理念，原子利用率能达到 100%，所以受到了越来越多的关注。然而，过去乙醇脱氢的催化剂大多集中在均相体系，虽然均相催化剂在低温下表现不错，但回收困难，这大大限制了它的应用。于是，研究人员将目光投向了多相催化体系，多相催化体系具有热稳定性好、可回收、能与连续流反应器兼容等优点，有望实现大规模工业应用。
在此背景下，来自未知研究机构的研究人员开展了一项关于乙醇脱氢的研究，该研究成果发表在《Applied Catalysis A: General》上。研究人员通过调整热处理条件，在硫掺杂碳（S-C）上精心构建了不同状态的钼（Mo）位点，制备出了基于钼的催化剂（Mo/S-C）。研究发现，由硫位点锚定的全暴露钼簇 Mon/S-C 催化剂在乙醇脱氢反应中表现最为出色，其时空产率（STY）高达 550 gacetyl/kgcat./h ，对目标乙酰产物的选择性达到 92%，并且在固定床反应器中能稳定运行超过 70 小时。研究还确定了由硫调节电子性质的 Mo6+物种是乙醇脱氢的活性位点，通过研究可能的反应途径，解释了配位对催化性能的影响，揭示了反应过程中活性物种的演变。这项研究为乙醇脱氢反应提供了新的催化剂体系，也为相关领域的研究开辟了新方向，对推动绿色化学和工业生产发展具有重要意义。
研究人员在开展研究时，运用了多种关键技术方法。首先，采用电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）对材料中的元素含量进行精确测定，以此来确定硫掺杂碳（S-C）中硫、钴、硅等元素的含量。其次，利用 X 射线衍射（XRD）、高分辨率透射电子显微镜（HR-TEM）、高角度环形暗场扫描透射电子显微镜（HAADF-STEM）、X 射线光电子能谱（XPS）等多种表征技术，全面深入地对催化剂的结构和组成进行分析，从而明确 Mo 在催化剂中的存在状态以及其独特的配位环境。
合成与结构表征（Synthesis and Structure Characterization of Mo/S-C）
研究人员详细阐述了硫掺杂碳（S-C）和 Mo/S-C 催化剂的合成过程。S-C 载体通过自制的钴 - 联噻吩配合物在气相二氧化硅作为硬模板的条件下热解制备而成。采用初湿浸渍和超声分散的方法制备 Mo/S-C 催化剂。借助 ICP-OES 分析得知，S-C 中硫含量可达 10.0 wt.%，钴和硅含量极少。通过多种表征技术对催化剂结构进行研究，为后续探究其催化性能奠定了坚实基础。
研究结论
研究成功制备出了硫掺杂碳负载的钼催化剂（Mo/S-C），不同价态的钼物种在乙醇脱氢反应中展现出截然不同的反应活性。其中，Mon/S-C 催化剂凭借其全暴露的钼簇结构和硫位点的锚定作用，在乙醇脱氢制备乙醛和乙酸乙酯的反应中表现卓越。确定了 Mo6+物种为反应的活性位点，并且明确了催化剂的配位环境与催化性能之间的内在联系，通过对反应途径的研究揭示了反应过程中活性物种的变化情况。
讨论
该研究成果意义重大。在催化剂设计方面，为非氧化途径的乙醇脱氢反应提供了全新的高效催化剂体系，Mon/S-C 催化剂的优异性能为工业生产乙醛和乙酸乙酯提供了更具潜力的选择。从反应机理探究角度，明确了活性位点和反应过程中活性物种的演变，为深入理解乙醇脱氢反应提供了理论依据，有助于后续进一步优化催化剂和反应条件。这一研究成果不仅推动了乙醇脱氢领域的发展，也为其他类似的催化反应研究提供了重要的参考和借鉴，在绿色化学和工业催化领域具有广阔的应用前景。
