超穩定的丙烷脫氫鉑基催化劑誕生
福州大學化工學院、氟氮化工新材料全國重點實驗室教授鮑曉軍、朱海波團隊與合作者研制出超穩定的丙烷脫氫鉑基催化劑。該催化劑以純丙烷為原料，在反應溫度為550℃、丙烷轉化率接近熱力學平衡轉化率的條件下，首次實現了超6個月的穩定運行，創造了丙烷脫氫鉑基催化劑耐久性新紀錄。5月28日，相關研究成果在線發表于《自然》。
丙烯是生產塑料、橡膠和纖維三大合成材料的重要基礎化工原料。丙烷脫氫技術憑借其生產丙烯的專屬性，已成為石化行業原料輕質化轉型的核心技術路徑。截至2024年，國內丙烷脫氫裝置的總產能已突破2300萬噸/年。丙烷脫氫鉑基催化劑在高溫反應條件下極易發生燒結而導致催化劑失活，開發兼具高活性與高穩定性的鉑基催化劑一直是丙烷脫氫技術革新面臨的重大挑戰。
該研究團隊發現，將鉑粒子封裝在MFI分子篩的孔道中能在短期內抑制其燒結失活；而在長期的反應中鉑粒子將緩慢從分子篩孔內擴散到外表面發生聚集，導致不可逆的失活。因而，避免鉑失活的根本途徑是防止其擴散至分子篩外表面。團隊進一步研究發現，鉑粒子的穩定性取決于MFI分子篩b軸長度。當b軸長度小于2微米時，鉑粒子因擴散路徑較短迅速遷移到催化劑外表面，進而發生不受限的聚集形成大顆粒，導致催化劑不可逆失活；當b軸長度大于2微米時，擴散路徑的延長致使鉑粒子在分子篩孔道內發生聚集而長大，長大的鉑粒子最終被孔道“卡住”并被牢固鎖定，從而可有效避免鉑粒子的團聚失活。基于上述發現，該團隊提出通過分子篩孔道限域實現鉑粒子的“擴散-聚集-自鎖”，創制出具有抗燒結性能的超穩定性丙烷脫氫鉑催化劑。
鮑曉軍、朱海波團隊在丙烷脫氫鉑基催化劑領域經過長達8年的持續攻關，取得了系統性突破。兩個月內先后在《科學》和《自然》上發表研究論文，分別解決了鉑基催化劑無氯氧化再生與反應穩定性兩大挑戰。該系統性研究成果不僅為貴金屬催化劑燒結及其無氯氧化再生這兩大催化領域公認難題的解決提供了新思路，也為革新丙烷脫氫技術開辟了新途徑。
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