为了缓解PtSn分离失活的问题，在催化剂制备中使用了大量Sn，这增加了金属间PtSn NPs的生成。此外，研究表明，在反应物中添加氢气会降低催化剂失活率。虽然这一策略在商业上实施，但在原料中添加氢气降低了每通丙烷转换的热力学极限，降低了生产率。即使有了这些增强，为了防止失活，商用Pt基催化剂也以低产量运行，并且催化剂通过移动床绝热反应堆连续再生。因此，需要与当前工艺相比，具有高丙烯选择性和更高的催化剂稳定性的催化剂。
密歇根大学的Suljo Linic教授课题组在Science上报道最新成果，他们开发了一种PDH催化剂，该催化剂在热力学有限的转换水平上工作，而无需在原料中添加氢气，并对丙烯表现出卓越的稳定性和选择性（>99%）。
催化剂由二氧化硅支持的Pt1Sn1NP组成，经过合成和预处理，以确保Pt和Sn的混合物在催化操作中保持。作者将氯铂酸（H2PtCl6）和氯化锡（SnCl2）混合在0.1M盐酸溶液中合成催化剂，形成异金属Pt-Sn配位复合物。用这个溶液浸渍SiO2基底并减少催化剂以获得非常小的Pt-Sn NP。催化剂合成的原理是从异金属Pt-Sn配位配合物开始，其中Pt和Sn立即接触，在还原和PDH反应中保留这种相互作用。
该催化剂有三个主要特征：
（i）PtSn NPs形成原子混合的Pt-Sn前体。
（ii）还原后，形成非常小的（直径小于~2纳米）的金属间PtSn NPs。
（iii）这些NPs与SiO2基底的良性相互作用避免了Pt和Sn分离并形成SnOx相。
作者将这种Pt1Sn1/SiO2催化剂与商业模拟Pt-Sn/γ-Al2O3以及Pt/γ-Al2O3催化剂进行了比较，Pt1Sn1/SiO2催化剂在所有测试催化剂中，丙烯生产率最高。在没有氢气的情况下，Pt1Sn1/SiO2比商业模拟Pt-Sn/γ-Al2O3高出两个数量级。再生研究表明，Pt1Sn1/SiO2催化剂可以部分再生。在三个PDH再生周期后，作者测得了约97%的初始活性和>99%的初始选择性。
图1. 丙烷脱氢的催化剂性能
图2. Pt1Sn1/SiO2与先前报道的PDH催化剂的比较
图3. Pt1Sn1/SiO2催化剂的表征
图4. Pt1Sn1/SiO2催化剂的表征
文献信息
Stable and selective catalysts for propane dehydrogenation operating at thermodynamic limit. Science 373 (6551), 217-222. https://science.sciencemag.org/content/373/6551/217原文刊载于【催化开天地】公众号
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