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研究概述

丙烷的氧化脱氢（ODHP）是生产丙烯的有前景的途径，但对于传统金属氧化物催化剂来说，实现高选择性地生产丙烯，同时最大限度地减少COx副产物仍然是一个重大挑战。

2025年5月19日，北京交通大学王熙、布鲁克海文国家实验室Sanjaya D. Senanayake在国际知名期刊Nature Communications发表题为《Suppressing COxin oxidative dehydrogenation of propane with dual-atom catalysts》的研究论文。

在本文中，作者提出使用原子级分散的双原子催化剂（M1M'1-TiO2DACs）的解决方案。

Ni1Fe1-TiO2DACs在520 °C 和46.1%的高丙烷转化率下，展现出极低的COx选择性（5.2%），并且能够稳定运行超过1000小时。

机理研究表明，这些催化剂通过一种协同的Langmuir-Hinshelwood机制运行，这与金属氧化物传统的Mars-van Krevelen机制不同。

这种协同路径促进了丙烷和氧气在双原子界面上高效转化为丙烯。

其卓越的选择性源于烯烃能够轻松从双原子位点脱附，以及抑制了亲电氧物种的形成，这些物种更倾向于吸附在Fe1位点而不是氧空位上。

这项工作突出了双原子催化剂在高选择性ODHP中的潜力，并深入揭示了其独特的催化机制。

图文解读

图1：不同催化剂对丙烷氧化脱氢（ODHP）的催化性能

图2：双原子催化剂Ni1Fe1-TiO2的结构表征

图3：催化机制研究

文献信息

Yao, Y., Wang, J., Lu, F.et al.Suppressing COxin oxidative dehydrogenation of propane with dual-atom catalysts.Nat Commun16, 4639 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-59376-z

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