天津大学巩金龙栽种团队

近日，天津大学巩金龙栽种团队商议效果《Defective TiOx overlayers catalyze propane dehydrogenation promoted by base metals》发表在 Science 期刊，并荣登 Science 封面!

著述：

Defective TiOx overlayers catalyze propane dehydrogenation promoted by base metals

发表期刊：

Science

第一作家：陈赛、徐依依、常鑫

通信作家：巩金龙

重要词

丙烷脱氢，包覆结构，金属-载体强互相作用，劣势态氧化钛

文件解读

01责任亮点

该商议借助，报谈了一种典型的低活性氧化物——氧化钛，可与地球上丰富存在的金属镍荟萃，酿成一种非传统的 Ni@TiOx 催化剂，用于高效的丙烷脱氢（PDH）。该催化剂在40% 丙烷改变率下的丙烯礼聘性为 94%，在工业相干条目下具有优异的褂讪性。在高温下(>550°C)，镍纳米颗粒不错被通盘包覆。机制商议标明，由氧空位的四配位钛位构成的劣势 TiOx 层具有催化活性。亚名义金属镍行为电子促进剂，加快了 TiOx 包覆层上碳氢键的活化和氢的解吸。

02布景先容

PDH 是替代油基裂化工艺分娩丙烯的迫切智商。多相氧化物负载铂和 CrOx 催化剂是两种主要的生意催化体系。但它们要么使用贵金属，要么有毒性或是碳千里积导致失活。这些局限性股东了对资本便宜和环境友好的氧化物的商议。

金属氧化物（包括 VOx、GaOx、ZnOx、CoOx和 ZrO2）或含 TiOx 材料，已被解释对 C-H 活化有活性，但在生意上阐发欠安。多样政策（包括掺杂、气体贬责、晶面和晶相工程以及有机金属化学）已被用于遐想新的催化剂，但这些催化剂的一个大王人过失是固有活性较低。在 PDH 响应条目下，它们也会因归附重组、烧结或碳千里积而失活。金属氧化物催化剂由两种典型的活性 PDH 组分构成（如贵金属和氧化物），大致是一种有用智商，但贵金属的使用可能搁置其潜在运用。

03 图文解读——原位 TEM 不雅察

借助 DENSsolutions 原位 TEM 不雅察镍纳米颗粒名义酿成 TiOx 包覆层的流程（A到C）Ni@TiOx 催化剂在氢脑怒围中400℃~600℃ 下的原位 TEM 像片和 HAADF-STEM像片。(D)在不同归附温度下的Ni1Ti4/Al2O3 的原位 CO 漫反射红外傅里叶变换谱。（E和F）Ni@TiOx 在 600℃ 被归附时的HAADF-STEM像片。(G) Ni@TiOx 的 HAADF-STEM 像片。（H和I）G图中记号位置的 EELS面扫和点分析（Ti L2,3边和Ni L2,3边）

04论断瞻望

团队开发了一种高活性且褂讪的 PDH 催化剂，该催化剂由——两种对环境无害且地球资源丰富，但时常活性较低的要素——TiO2和 Ni 构成。该 Ni@TiOx 催化剂是在高温(>550℃)下通过 SMSI 将镍纳米颗粒与TiOx 包覆层通盘封装而构建的。在工业相干条目下，该团队在高丙烷改变率和低失活率下杀青了接近 94% 的丙烯礼聘性。通过结构表征、能源学商议和 DFT 缱绻，该团队解释了由四配位 Ti4C 位点与 Ov 构成的劣势 TiOx 层具有催化活性，况兼名义下的 Ni 纳米颗粒行为电子促进剂加快 C-H 活化和H2 脱附。了解金属对氧化物载体的影响，不错为可握续流程工业遐想具有资本便宜且环境友好的氧化物催化剂提供开荒性的想路。