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氮化硼納米管中O-O增加了丙烷氧化脫氫過程中烯烴含量!

信息來源:本站 | 發(fā)布日期: 2022-04-01 08:52:23 | 瀏覽量:785584

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(如BO,B(OH)xO3 x)通常被認為是OPDH的活性中心?;诖?,北京交通大學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(如BO·,B(OH)xO3 x)通常被認為是OPDH的活性中心。

基于此,北京交通大學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1.在525℃下,BONNTs催化劑的烯烴收率為48.6%,丙烷轉化率為64.4%,是硼氮納米管(BNNTs)的2.8倍。即使反應150 h(475°C),BONNTs也表現(xiàn)出良好的烯烴產率。

要點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。面內氧位(包括BO3和O-O物種)比邊緣氧更具催化性。

要點3.根據(jù)催化結果、丙烷和氧交替處理實驗和密度泛函理論(DFT)計算,O-O活性中心對丙烯(C3=)和乙烯(C2=)的生成起著關鍵作用,B(OH)xO3-x中心則傾向于生成C3=。且生成烯烴的反應過程經歷了一條脫水途徑和兩條能量壘較低的可能反應途徑。(i)與B(OH)xO3-x相比,為了得到C3=,O-O經歷了一個較低的能壘脫水過程來脫氫丙烷。(ii)為了生成C2=,O-O可能經過兩種低勢壘途徑,即丙烷直接裂解和甲基氧化偶聯(lián)(OCM)。

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