碱金属调控Pt-KOx簇电子结构实现CO2高效氧化丙烷脱氢

针对CO2-ODH反应中Pt催化剂易失活、选择性低的难题，中国科学院团队通过K掺杂构建Pt-KOx簇，实现500°C低温下48.3%丙烷转化率与85.5%丙烯选择性，电子密度重分布与酸性调控机制为低碳烷烃转化提供新策略。

　　

在全球化工产业对丙烯需求激增的背景下，传统丙烷脱氢(PDH)技术面临能耗高、热力学平衡限制等瓶颈。与此同时，CO₂减排压力催生了将温室气体转化为资源的新思路。中国科学院的研究团队在《Journal of Energy Chemistry》发表的研究，巧妙地将这两个挑战转化为机遇——通过碱金属调控铂基催化剂的电子结构，实现了CO₂参与下丙烷高效转化为丙烯的突破。

研究采用共浸渍法制备K修饰的Pt/S-1催化剂，通过HR-TEM观察纳米粒子分散，CO-DRIFTS和XAFS解析电子效应，Py-IR与TPD测定酸性位点。团队发现0.1 wt% K掺杂使Pt纳米粒子尺寸减小至1.8 nm，电子密度向Pt转移形成Pt-KO_x活性簇，协同优化了C-H键活化与CO₂吸附能力。

【Structure characterization】XRD证实MFI骨架完整性，N₂吸附显示比表面积达365 m²/g。XPS显示K引入使Pt 4f结合能降低0.8 eV，证实电子转移效应。【Catalytic performance】在500°C实现丙烯时空产率4.2 mmol·g_Pt^-1·h^-1，较未掺杂体系提升2.3倍。【Mechanistic insights】动力学分析表明K降低CO₂活化能垒至68 kJ/mol，DRIFTS追踪到关键中间体羧酸盐物种。

该研究不仅创制出低温高效的0.1KPt/S-1催化剂，更揭示了碱金属通过几何隔离与电子效应的双重调控机制。这种"电子剪刀"策略为设计兼具高活性与选择性的脱氢催化剂提供了普适性思路，同时开辟了CO₂资源化利用的新路径。研究获得国家重点研发计划(2022YFE0208300)和国家自然科学基金(22078354)支持，相关技术已申请专利保护。