沸石限域Pt-Sn2团簇定向迁移调控实现丙烷脱氢(PDH)催化剂长效稳定

为解决丙烷脱氢(PDH)高温反应中催化剂易烧结结焦的难题，研究人员通过调控silicalite-1沸石晶体b轴长度（>2.00 μm），实现Pt-Sn2单体定向迁移形成沸石通道内稳固的(Pt-Sn2)2二聚体。该催化剂在550°C下连续运行6个月仍保持98.3%丙烯选择性和91%平衡转化率，性能超越传统Pt基催化剂并接近Rh基体系，为工业级贵金属催化剂设计提供新思路。

　　

页岩气革命推动丙烯生产从石脑油裂解转向以丙烷脱氢(propane dehydrogenation, PDH)为主导的定向生产技术。由于PDH是强吸热反应且需高温环境，催化剂易发生烧结和积碳，开发高活性、高稳定性的催化体系成为关键挑战。沸石负载的铂锡(Pt-Sn)催化剂虽能平衡活性、选择性与稳定性，但仍有提升空间。

最新研究发现，通过精确调控silicalite-1(S-1)沸石晶体b轴长度（超过2.00微米时），可引导Pt-Sn₂单体在PDH反应过程中发生定向迁移，最终在沸石通道内形成被牢固锁定的(Pt-Sn₂)₂二聚体。这种"分子锁"结构展现出惊人稳定性：在550°C纯丙烷进料条件下连续运行半年以上，仍保持98.3%的丙烯选择性和91%的平衡转化率，性能指标不仅超越传统Pt基催化剂，更逼近此前报道的Rh单原子催化剂水平。

尽管当前合成条件与成本限制其工业化应用，这种通过调控沸石晶体尺寸实现金属团簇定向锚定的策略，为设计长寿命工业催化剂开辟了新途径。该成果预示着未来或可拓展至其他贵金属催化体系，在能源化工领域具有重要应用前景。