超穩丙烷脱氫鉑基催化劑研發成功

科技日報訊 （記者謝開飛 通訊員王憶希）記者日前從福州大學獲悉，該校鮑曉軍教授、朱海波教授團隊聯合清源創新實驗室、中國科學院大連化學物理研究所等單位，在丙烷脱氫催化劑領域取得突破性進展，研製出超穩定的丙烷脱氫鉑基催化劑。該催化劑以純丙烷為原料，在反應温度為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，創造了新的丙烷脱氫鉑基催化劑耐久性世界紀錄。相關研究成果近日在線發表在國際期刊《自然》上。

丙烯是生產塑料、橡膠和纖維三大合成材料的基礎化工原料，丙烷脱氫已成為生產丙烯的核心路徑。截至2024年，國內丙烷脱氫裝置的總產能已突破2300萬噸/年。丙烷脱氫鉑基催化劑在高温反應條件下極易發生燒結而導致催化劑的失活，因此研發高穩定性的鉑基催化劑是丙烷脱氫技術革新面臨的重大挑戰。

團隊首次發現MFI分子篩封裝的鉑粒子的穩定性與其b軸長度密切相關。當b軸長度大於2微米時，擴散路徑較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“卡”在孔道中並被牢固鎖定，從而避免了鉑粒子的團聚失活。基於上述發現，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脱氫鉑基催化劑。

團隊經過長達8年的持續攻關，在丙烷脱氫鉑基催化劑領域取得了系統性突破。在近兩個月內，其先後在國際期刊《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再生困難這兩大催化領域公認難題的解決提供了新思路，也為變革丙烷脱氫技術開闢了新途徑。