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氮化硼納米管中O-O增加了丙烷氧化脫氫過(guò)程中烯烴含量!

信息來(lái)源:本站 | 發(fā)布日期: 2022-04-01 08:52:23 | 瀏覽量:779561

摘要:

氮化硼(BN)作為丙烷氧化脫氫(OPDH)的一種高效催化劑,得到了廣泛的研究。在BN中,含氧硼物質(zhì)(如BO,B(OH)xO3 x)通常被認(rèn)為是OPDH的活性中心?;诖?,北京交通大學(xué)王熙教授課題組展示了一種有效的逐步替代策略,發(fā)展富含O-O的硼-氧-氮納米管(BONNTs)作為一種高活性、選擇…

氮化硼(BN)作為丙烷氧化脫氫(OPDH)的一種高效催化劑,得到了廣泛的研究。在BN中,含氧硼物質(zhì)(如BO·,B(OH)xO3 x)通常被認(rèn)為是OPDH的活性中心。

基于此,北京交通大學(xué)王熙教授課題組展示了一種有效的逐步替代策略,發(fā)展富含O-O的硼-氧-氮納米管(BONNTs)作為一種高活性、選擇性和穩(wěn)定的OPDH催化劑。并證明了B(OH)xO3-x和O-O都是BONNTs催化劑的活性中心,這與BNNTs催化劑的B(OH)xO3-x不同。

圖1. BONNTs的合成策略與表征。

相關(guān)工作以“Engineering O-O Species in Boron Nitrous Nanotubes Increases Olefins for Propane Oxidative Dehydrogenation”為題發(fā)表在Journal of the American Chemical Society上。

圖2. BONNTs的催化性能。

要點(diǎn)1.在525℃下,BONNTs催化劑的烯烴收率為48.6%,丙烷轉(zhuǎn)化率為64.4%,是硼氮納米管(BNNTs)的2.8倍。即使反應(yīng)150 h(475°C),BONNTs也表現(xiàn)出良好的烯烴產(chǎn)率。

要點(diǎn)2.BONNT催化劑中的B(OH)xO3-x和O-OBONNTs催化劑的活性中心,這與BNNTs催化劑的B(OH)xO3-x物種不同。面內(nèi)氧位(包括BO3和O-O物種)比邊緣氧更具催化性。

要點(diǎn)3.根據(jù)催化結(jié)果、丙烷和氧交替處理實(shí)驗(yàn)和密度泛函理論(DFT)計(jì)算,O-O活性中心對(duì)丙烯(C3=)和乙烯(C2=)的生成起著關(guān)鍵作用,B(OH)xO3-x中心則傾向于生成C3=。且生成烯烴的反應(yīng)過(guò)程經(jīng)歷了一條脫水途徑和兩條能量壘較低的可能反應(yīng)途徑。(i)與B(OH)xO3-x相比,為了得到C3=,O-O經(jīng)歷了一個(gè)較低的能壘脫水過(guò)程來(lái)脫氫丙烷。(ii)為了生成C2=,O-O可能經(jīng)過(guò)兩種低勢(shì)壘途徑,即丙烷直接裂解和甲基氧化偶聯(lián)(OCM)。

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