記者4日從廈門大學獲悉,該校化學化工學院教授王野、傅鋼和上海同步輻射光源研究員姜政團隊創制出壽命超過5500小時的超高穩定性催化劑,用于開發新一代烷烴直接脫氫技術。相關研究成果日前發表在國際學術刊物《科學》上。
低碳烯烴是合成纖維、橡膠、塑料等諸多大宗化工產品的基礎原料。烷烴直接脫氫是工業制烯烴的重要途徑。當前,烷烴直接脫氫技術須在苛刻的高溫條件下進行,且商業催化劑易燒結、易積碳,需頻繁燒炭再生,由此帶來高能耗、高排放等一系列問題。構筑在高溫苛刻反應條件下穩定,且兼具高活性和高選擇性的金屬催化劑,是催化領域攻關難點,但科學家一直都難以開發出在工業條件下實現500小時以上的連續穩定運行的催化劑。 該科研團隊另辟蹊徑,提出“原位動態構建活性位”的概念,利用金屬銦的親氧性和動態遷移特點,設計了高度穩定的催化劑。 “新型催化劑可有效規避積碳生成,無需像商用烷烴脫氫工藝額外添加氫氣以抑制積碳,也無需通過空氣燒焦頻繁再生,過程更簡便、更綠色。”王野介紹,研究團隊以純丙烷為反應原料進行實驗驗證,發現該催化劑在550℃的近工業反應條件下連續測試長達5500小時,活性和選擇性均保持穩定。同時,該催化劑還可以副產氫氣。在600℃的條件且高丙烷轉化率超過60%的情況下,該催化劑可連續穩定運行1200小時以上。 目前,該團隊已申請和獲得多項中國發明專利,正開展催化劑放大實驗,并與相關能源化工企業開展密切合作,推進該原創性基礎研究成果走向產業化。 |