浙大肖丰收&王亮团队再发Science！

第一作者：Hang Zhou, Xianfeng Yi, Yu Hui

通讯作者：Liang Wang, Xiangju Meng, Anmin Zheng, Feng-Shou Xiao

通讯单位：浙江大学，中国科学院精密测量科学与技术创新研究院

丙烯市场行情，2020年全球产量1.16亿吨，万亿市场！

丙烷的氧化脱氢（ODHP）是一种由页岩气生产丙烯的关键技术，但是常规的金属氧化物催化剂容易发生过氧化反应，形成无价值的CO_x。研究发现基于硼的催化剂对该反应具有选择性，并且B–O–B低聚物可以被视为活性中心。本研究发现在没有这种低聚物的沸石骨架中分离出的硼对ODHP表现出较高活性和选择性，且具有卓越的耐久性。此外，研究证明在硼硅酸盐沸石中具有–B [OH…O(H)–Si] ₂结构中分离的硼为活性中心，从而可以激活氧和碳氢键来催化ODHP。

Fig 1. 催化结果

在较高选择性方面，BS-1（硼硅酸盐MFI框架）催化剂在5.3％的低丙烷转化率下表现出60.9和25.7％的丙烯和乙烯选择性（基于碳原子），丙烷的过氧化丙烷选择性<0.5％。这种优异的选择性主要是通过提高丙烷转化率来保持的。

在耐久性方面，BS-1催化剂在连续ODHP测试可以保持高丙烷转化率（32.9％至43.7％）并且在气体中只产生约10％（体积）的水。并且也证实了与普通的硼催化剂相比，BS-1的耐水性得到了显著提高，在普通的硼催化剂中，沸石骨架阻碍了潮湿ODHP条件下水对硼物质的水解及溶解。

核磁共振光谱和红外光谱的组合结果表明，锚定在MFI沸石骨架中的硼位点可能会继续水解以形成更多的–B [OH…O(H)–Si] ₂基团以增强催化作用，并且这些物种可能会反转为Si -O-B键，通过在不同气氛下的反应速率进一步证实。

Fig 2.沸石中分离出的硼的鉴定

本研究结果表明，通过调节配位环境可以改善分离的硼物种的催化性能，这通过在沸石骨架中结合硼位，为设计高效的脱氢催化剂提供了新的思路。另外，沸石结构阻碍了硼物质的完全水解，从而具有优异的耐久性，使其成为具有耐水性的理想催化剂。这项工作代表了硼催化技术的一大进步，可以引领其向应用的发展。

文献信息：

Hang, Z., et al. “Isolated boron in zeolite for oxidative dehydrogenation of propane”(2021) . DOI: 10.1126/science.abe7935

原文链接：

https://science.sciencemag.org/content/372/6537/76/tab-pdf

以下摘自“浙江大学微信公众号”

2020年1月10日，浙江大学肖丰收&王亮团队的Science工作在线刊登。浙江大学2016级博士生金竹为论文第一作者，浙江大学肖丰收教授和王亮研究员为论文通讯作者，浙江大学是本论文的唯一通讯单位。

甲烷是天然气、页岩气等的主要成分，储备量相对丰富、价格低廉。甲醇是生成基础化学品的重要平台分子，具有高附加值和高应用价值。这两个“姓甲的兄弟”，一个具有产量优势，一个极具产品优势，科学家一直想为两兄弟牵牵线搭搭桥，但甲醇过于活泼的“性格”却让其选择性活化和定向转化成为世界性难题。

3年多的集中攻关，浙江大学肖丰收教授和王亮研究员团队，构筑起了一系列“分子围栏”多相催化剂体系，在70℃的温和条件中将甲烷高效率转化为甲醇，转化率为17.3%，甲醇选择性达到92%，是当前的最高水平。

原文链接：

https://science.sciencemag.org/content/367/6474/193