大連理工大學(xué)開發(fā)負(fù)載型氧化硼實(shí)現(xiàn)丙烷低溫高選擇性氧化脫氫制丙烯

丙烷氧化脫氫制丙烯過程不受熱力學(xué)限制，催化劑不易積炭，是節(jié)能高效的生產(chǎn)方式。目前丙烷氧化脫氫催化劑多為金屬氧化物，應(yīng)用中存在因深度氧化而導(dǎo)致的二氧化碳排放量大、烯烴選擇性差等問題，難以滿足工業(yè)需要。

大連理工大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)以前報道了氮化硼在烷烴氧化脫氫反應(yīng)中具有優(yōu)異的活性及烯烴選擇性，并提出了邊緣羥基化氮化硼中氧化的硼位點(diǎn)(B-OB-OH)是反應(yīng)的活性區(qū)域，雖然在后續(xù)的報道中得以支持，但對硼基催化劑本征活性位點(diǎn)的認(rèn)識仍有待加深。另外，盡管氮化硼催化劑在選擇性生產(chǎn)烯烴方面具有優(yōu)異的性能，但仍需要相對較高的反應(yīng)溫度(約530 ℃)。因此，制備具有低溫高活性的催化劑，并深入了解硼基催化劑的活性機(jī)制，是丙烷氧化脫氫制丙烯技術(shù)的研究方向。

基于上述認(rèn)識，該研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)合成了介孔氧化硅負(fù)載的氧化硼催化劑(BOS)，實(shí)現(xiàn)了丙烷低溫高選擇性地氧化脫氫制丙烯，并探究了硼基催化劑的活性位點(diǎn)及反應(yīng)機(jī)制。BOS催化劑在405 ℃即有催化活性，起活溫度低。升溫至450 ℃時，丙烷轉(zhuǎn)化率達(dá)14.8%，丙烯選擇性為73.3%，烯烴(乙烯+丙烯)選擇性達(dá)87.4%，與氮化硼催化劑相比反應(yīng)溫度更低，并在30 h內(nèi)丙烷轉(zhuǎn)化率及烯烴選擇性保持穩(wěn)定。

核磁共振試驗(yàn)及理論計(jì)算結(jié)果表明，三配位的硼環(huán)及羥基化鏈狀硼物種是催化烷烴氧化脫氫的活性位點(diǎn)，硼的親氧性使其與烷氧基高度結(jié)合，抑制深度氧化，確保烯烴的高選擇性。該研究成果已發(fā)表于美國化學(xué)會催化期刊上。

[中國石化有機(jī)原料科技情報中心站供稿]