中國科學院金屬研究所在烷烴脫氫催化劑研究上取得進展

近日中國科學院金屬研究所在烷烴脫氫反應催化劑研究上取得進展。將“MXene”材料用作烷烴脫氫反應的催化劑，并揭示了該催化劑催化烷烴脫氫的活性位和反應路徑，為工業(yè)烷烴脫氫催化劑的開發(fā)提供了新思路。

該研究所將“MXene”材料用于乙苯脫氫制苯乙烯反應，發(fā)現(xiàn)單位比表面積“MXene”材料的乙苯脫氫活性達到92 μmol/(m2·h)，苯乙烯選擇性達97.5%，高于目前已知的高活性非金屬脫氫催化劑，且高溫穩(wěn)定性較好。

通過多種表征手段分析，發(fā)現(xiàn)該反應以刻蝕過程中產(chǎn)生的C—Ti—O官能團作為脫氫活性位，依次脫去乙苯分子中乙基上的兩個氫原子而得到苯乙烯。同時，“MXene”材料的層狀結(jié)構(gòu)也有利于反應過程中的傳熱和傳質(zhì)，從而使該催化劑具有較高的活性和穩(wěn)定性。

據(jù)悉，工業(yè)上苯乙烯主要是在過量過熱水蒸氣的保護下，由鉀促進的氧化鐵催化劑催化乙苯脫氫制得。這種生產(chǎn)方法需要消耗大量的能源和水資源，不利于綠色經(jīng)濟的發(fā)展。探索和研制新型的催化材料并降低反應能耗一直是工業(yè)脫氫領(lǐng)域研究的重點。

“MXene”作為過渡金屬碳化物二維晶體，具有與石墨烯類似的結(jié)構(gòu)。可通過氫氟酸刻蝕層狀MAX相陶瓷材料獲得，具有較好的力學、電子、磁學等性能，可用于電化學儲能以及復合材料增強、潤滑、電磁屏蔽等領(lǐng)域的研究。