在Fe辅助下，通过使用脱铝的BEA双金属催化剂，实现了接近100%的乙烷脱氢生成乙烯的选择性

《ChemCatChem》：Fe Assisted Pt in Dealuminated BEA Bimetallic Catalyst for Near 100% Selectivity of Ethane Dehydrogenation to Ethylene

乙烯高效生产：Pt-Fe催化剂在BEA沸石上的Fe含量优化与抗烧结机制研究

　　

摘要

乙烯是聚合物和化学品的关键构建模块，但其传统的生产方法（通过蒸汽裂解）能耗较高且依赖石油原料。催化乙烷脱氢提供了一种有前景的、低碳排放的途径，但该过程受到铂（Pt）催化剂在苛刻条件下快速烧结以及积炭现象的阻碍。在这项研究中，使用了经过硝酸脱铝处理的BEA沸石来固定高度分散的Pt–Fe催化剂活性位点，以实现直接乙烷脱氢（EDH）。通过对Fe载量的系统调控，发现催化剂性能与Fe含量之间存在“火山型”依赖关系：当Fe含量为0.2 wt%且Pt含量为1.0 wt%时，获得了最高的C₂H₄生成速率（18.0 mol g_Pt^?1?h^?1）、接近100%的选择性以及较低的失活常数（K_d，为0.040 h^?1）。全面表征表明，孤立的Fe³⁺阳离子能够最大化Pt的分散，并通过Pt–Fe合金的形成生成电子缺陷型Pt^δ+活性位点。相反，过量的Fe会形成FeO_x聚集体，这些聚集体会堵塞微孔并加速积炭过程。脱铝处理的BEA沸石能够抑制金属迁移，并在600 °C的操作温度下保持热稳定性。去除不稳定的Pt后，再生测试证实了催化剂性能的稳定性。本研究强调了单活性位点上的Fe³⁺与Pt之间的关键协同作用，这对于实现高效、选择性和耐用的乙烷脱氢过程至关重要。

图形摘要

经过脱铝处理的BEA沸石被改性地用于固定Pt-Fe催化剂活性位点，以实现乙烷脱氢（EDH）。系统化的Fe载量优化表明，0.2Pt/1.0Fe-BEA体系可达到接近100%的乙烯选择性。孤立的Fe³⁺离子有助于增强Pt的分散性；而过量的Fe则会形成聚集体，导致积炭现象。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。