结晶尺寸与相组成对Ga2O3催化丙烷脱氢活性的调控机制研究

【编辑推荐】本研究系统揭示了Ga2O3催化剂在丙烷脱氢（PDH）反应中的构效关系，发现γ相因最小晶粒尺寸（7-33 nm）展现最高活性，其酸性位点和羟基密度通过改变C?H键活化路径（非氧化→氧化）提升丙烯生成速率，为绿色低碳催化体系设计提供新思路。

　　

Highlight

本研究通过沉淀法、水热法和热分解法合成具有α、β、γ三种晶相且晶粒尺寸7-33 nm的Ga₂O₃催化剂，发现γ-Ga₂O₃因最小晶粒尺寸展现最优丙烷脱氢活性，其酸性位点与羟基密度共同促进丙烯生成——原位PDH-MS实验证实羟基可通过将反应路径从非氧化转为氧化机制来活化C?H键。

Structural properties of Ga₂O₃ catalyst

XRD表征显示α、β、γ相特征衍射峰分别位于33.7°/36°、31.7°/35.1°和36.1°/64.1°，晶粒尺寸与相组成显著关联：γ相<><>

Conclusion

研究建立晶粒尺寸-酸性-羟基密度的三维构效关系，证实小尺寸γ-Ga₂O₃能高效活化C?H键，尽管积碳导致失活，但空气再生可恢复活性，为设计高效PDH催化剂提供理论依据。