【海川化工科技前沿】中国丙烷脱氢研究取得新突破

2月6日，从天津大学化工学院获悉，近日，国际化学领域顶级期刊《美国化学会志》以封面文章形式，发表了中国科研团队在丙烷脱氢催化剂研究中的重要突破。

　　天津大学化工学院刘国柱教授团队与太原理工大学、南开大学的研究团队合作，成功研制出一种锗取代沸石封装铱单原子催化剂(IrGe@S-1)，在国际上首次实现铱单原子在丙烷脱氢反应中的超长期稳定运行。该研究通过“刚柔并济”的设计思路，为攻克丙烷脱氢催化剂高温易失活这一世界性难题提供了新路径。

　　丙烯是现代化工的关键基础原料，被誉为石化工业的“基石”。全球通过丙烷脱氢工艺生产的丙烯市场规模达数百亿美元，已成为增长最为迅速的丙烯生产路线之一。

　　在丙烷脱氢装置这个庞大的工业“心脏”中，催化剂是其最核心的“瓣膜”。目前，全球丙烷脱氢工业装置常规采用的铂(Pt)基、铬(Cr)基两类传统催化剂，在高达550-650℃的反应“熔炉”中，面临活性中心“积碳覆盖”与“烧结团聚”两大核心挑战，逐渐失去催化活性。催化剂的性能直接决定了装置能连续稳定运行多久，是影响整个装置生产效率和经济效益的关键命脉。

　　当前，全球学者从提升金属效率、开发替代金属、探索全新反应路径、以及强化催化剂稳定性等多条路径同步研究。其中，单原子催化剂因其能够显著降低“积碳覆盖”，将贵金属原子利用效率推向理论极限而备受瞩目。然而，单原子催化剂容易“烧结团聚”，即在高温反应条件下极易迁移团聚而失活，只有保持其长期稳定性，才能发挥单原子催化剂的最大效用。

　　面对这一挑战，天津大学化工学院刘国柱教授团队采用“刚柔并济”的策略，实现了铱单原子在丙烷脱氢反应中超过800小时的超长稳定运行，具备极高的活性、优异的选择性与抗积碳性，为攻克上述难题提供了原创性解决方案。

　　研究团队创造性地在纯硅沸石骨架中掺入锗原子。锗的引入，像在沸石骨架中建造了更牢固的“锚桩”，与铱单原子形成极强的化学键，将铱原子牢牢“锁”在特定位置，使其在高温下也难以移动团聚，实现了“刚”性锚定。

　　研究发现，在反应过程中，通入的丙烷分子会与催化剂发生动态相互作用，“诱导”催化剂生成富含电子的低氧化态铱活性中心。这种“活”的结构，恰恰是高效切断丙烷分子中C-H键的关键，也即“柔”性活化。

　　“这种‘刚性骨架固定，柔性电子调变’的设计，使得催化剂在严苛环境中既能保持结构稳定，又能展现超高活性。”对于催化剂的设计巧思，论文共同一作、天津大学化工学院博士生宋明霞这样解释。

　　对于该项成果的工业化应用潜力，论文通讯作者、团队负责人刘国柱教授表示，“该催化剂适配性强，其‘超长单程运行’特性可大幅降低现有装置的停车再生频率，有力提升生产连续性与运行效率。依托该催化剂卓越的催化性能，有望推动新一代高效率、低能耗丙烷脱氢装置的研发与设计。”

【海川春节茶馆】回到老家看到的老物件，你认识吗？（43）这里面是否还装着你最香甜的梦？
https://bbs.hcbbs.com/forum.php?mod=viewthread&tid=5713458
(出处: 海川化工论坛（化海川流hcbbs）)

【化工装备十年大发展】3007-2026国内首条吉瓦级AEM制膜生产线正式量产
https://bbs.hcbbs.com/forum.php?mod=viewthread&tid=5713037
(出处: 海川化工论坛（化海川流hcbbs）)

【海川安全大家谈】身边的隐患汇总贴--图文并茂，欢迎大家参与讨论
https://bbs.hcbbs.com/forum.php?mod=viewthread&tid=5705518
(出处: 海川化工论坛（化海川流hcbbs）)

【化工装备十年大发展】3008-2026我国具有自主知识产权镁基固态储氢材料制备工艺成套技术通过评价
https://bbs.hcbbs.com/forum.php?mod=viewthread&tid=5713092
(出处: 海川化工论坛（化海川流hcbbs）)

【化工装备十年大发展】3009-2026北京航天动力所重大装备国产化课题“LNG液化天然气储罐罐顶泄放阀”通过验收
https://bbs.hcbbs.com/forum.php?mod=viewthread&tid=5713103
(出处: 海川化工论坛（化海川流hcbbs）)

【化工装备十年大发展】3010-2026中科院工程热物理所国际首套单机功率最大压缩空气储能压缩机研制成功
https://bbs.hcbbs.com/forum.php?mod=viewthread&tid=5713116
(出处: 海川化工论坛（化海川流hcbbs）)

【化工装备十年大发展】3011-2026我国完成首个长输管道改输二氧化碳现场试验
https://bbs.hcbbs.com/forum.php?mod=viewthread&tid=5713159
(出处: 海川化工论坛（化海川流hcbbs）)