综述：甲烷脱氢芳构化条件下Mo/H-ZSM-5及相关催化剂失活行为的荟萃分析与实验比较

本综述系统评析了甲烷脱氢芳构化（MDA）反应中Mo/H-ZSM-5催化剂的失活机制，通过实验验证与三十年文献数据荟萃，揭示不同制备参数下催化剂失活路径的一致性，并发现Zn、Mn等金属在低转化率下具有异常高苯选择性，为催化剂设计提供新方向。

　　

Catalyst preparation

采用不同硅铝比（SiO₂/Al₂O₃=23/30/55）的H-ZSM-5载体，通过初湿浸渍法（IWI）、物理混合和原子层沉积（ALD）等多种方法负载MoO_x，制备不同Mo负载量（Mo/Al=0.1-0.6）的催化剂。对比组还包括Mn、Zn等过渡金属修饰的ZSM-5催化剂。

Experimental Results

实验结果表明，当Mo/Al<0.5时，所有催化剂的甲烷转化率和苯（C₆H₆）生成速率高度相似。高于此阈值时，由于Mo物种聚集导致活性下降。值得注意的是，不同制备方法得到的催化剂在苯选择性随转化率变化的曲线上呈现高度重叠，说明失活路径具有非选择性特征，且活性位点性质与制备方式无关。多次等温氧化再生后仍保持相同趋势。

Assessment of current literature on conversion-selectivity profiles

通过对三十年文献数据的重新分析发现，绝大多数Mo/H-ZSM-5及相关载体催化剂的苯选择性-转化率曲线高度吻合。尽管催化剂因材料性质差异在诱导期、活化期和失活期的演进速率不同，但仅少数预处理或反应条件（如CO共进料、H₂预处理）能引发本质性行为差异。特别值得注意的是，在类似反应条件下，Zn/H-ZSM-5和Mn/H-ZSM-5在低甲烷转化率区间表现出远高于Mo基催化剂的苯选择性。

Summary and Conclusion

本研究通过实验与文献荟萃双重验证，揭示Mo/H-ZSM-5催化剂在MDA反应中存在普适性的非选择性失活路径，其失活行为与Mo负载量、载体硅铝比及负载方法无关。氧化再生不能完全恢复初始活性。突破现有性能瓶颈需跳出传统Mo基体系，Zn、Mn等金属在低转化率下的高芳构选择性为新一代催化剂设计提供了重要方向。

Uncited reference

文献[51]未被引用

CRediT authorship contribution statement

Jordy Ramos-Yataco：原始草案撰写、方法设计、实验研究、数据分析；Tobin J. Marks：课题指导与资金支持；Notestein Justin M：论文评审与编辑、研究构思、资金获取；Xinrui Zhang与Geunho Han共同参与实验研究。

Declaration of Competing Interest

作者声明不存在可能影响本研究结果的利益冲突

Acknowledgements

本研究由美国国家科学基金会工程研究中心（CISTAR，授权号EEC-1647722）资助，金属分析在西北大学定量生物元素成像中心完成。