通过氟化诱导的限域与定位技术制备的超耐久再生型丙烷脱氢催化剂

《Journal of the American Chemical Society》：Ultradurable Regenerative Propane Dehydrogenation Catalyst by Fluorination-Induced Confining and Positioning

丙烷脱氢催化剂设计研究中，开发出氟化硅酸铝MFI负载PtSn纳米颗粒新型催化剂。该催化剂通过氟化处理在MFI骨架形成微孔结构，并实现PtSn纳米颗粒的精准分散，在工业条件（5000小时）下展现出94%的丙烯选择性，丙烷转化率达热力学极限，且具有优异抗烧结和抗积碳性能。再生环节创新采用氢气还原处理，避免了传统氯氧化再生法的复杂性、毒性和腐蚀性问题，为工业丙烷脱氢工艺提供了可行解决方案。

　　

在化工行业中，用于丙烷脱氢（PDH）的催化剂需要具备高丙烷转化率、优异的丙烯选择性、强大的抗烧结和积炭能力以及易于再生的特性。本文介绍了一种独特的氟化硅基MFI沸石包覆PtSn催化剂设计：氟化处理在全硅分子筛中形成了“孔隙”，并使得超微小的PtSn纳米颗粒得以稳定分布。该催化剂在5000小时的连续运行中表现出极高的活性和选择性，尤其是出色的抗烧结性能。在工业适用条件下，该催化剂在纯丙烷体系中实现了接近热力学极限的丙烷转化率（接近100%）和94%的丙烯选择性。值得注意的是，即使催化剂发生积炭，也可以通过相同温度下的H₂处理实现简单再生，从而避免了传统再生方法中复杂、有毒且具有腐蚀性的氧氯化过程。这一创新将极大地促进工业PDH工艺的广泛应用。详细研究表明，氟改性PtSn纳米颗粒与MFI沸石之间的协同作用不仅提升了丙烯的选择性生成，还有效防止了PtSn纳米颗粒的烧结和积炭现象。这种独特的催化剂设计及其优异的性能将有助于解决当前工业PDH工艺中面临的各种难题。