王亮/肖建平/刘晰Chem：Co/S-1催化乙烷脱氢

乙烷催化脱氢法（EDH）是利用页岩气制取乙烯的一种很有前景的工艺，但由于非氧化途径的催化剂活性不足，目前的工艺中乙烯的产率大多低于1.5 Kg_C2H4 Kg_cat^-1 h^-1。

基于此，浙江大学王亮研究员、中科院大连化学物理研究所肖建平研究员和上海交通大学刘晰副教授（共同通讯作者）等人报道了一种从机械辅助自发分散得到的硅质沸石中分离钴的催化剂（Co/S-1）。

Co/S-1可作为一种非氧化EDH催化剂，在快速进气的热力学限制转换水平下，产生13.4 Kg_C2H4 Kg_cat^-1 h^-1的乙烯生产率，优于以往的非贵金属催化剂，甚至优于PtSn/Al₂O₃催化剂。

DFT计算，以深入了解H₂CoS-1位点的EDH过程。对这些结构的稳定性进行评价，并可由模型体系中H（μ_H）和Co（μ_Co）的化学势的热力学相图表示。

富H区（圆形点）和贫H区（三角形）分别对应于氢和水/氧的μ_H。μ_Co指的是CoCl₂和HCl（Co-rich）或Cl₂（Co-poor）。分子筛中的金属Co位点可被排除在外，因为在相图的宽窗口中有较高的形成能。

此外，虽然具有Co位点的结构在相图上也很稳定，但它需要相对丰富的Co物种组成，在Co含量如此低的Co/S-1-aw中可以忽略不计。

在H₂CoS-1上，乙烷脱氢到乙基（C₂H₅*）的第一步以约1.5 eV的动力学势垒（Ga）进行，这是最佳路径中需要克服的最高势垒，在实验温度（863 K）下应该可以克服。

注意，在一次脱氢过程中形成了一个新的羟基（H吸附在O位点上），可以立即与H₂CoS-1上的一个氢原子结合，形成具有2.28 eV高动力学势垒的H₂。另外，在H₂析出之前发现了更容易的C₂H₅*转化。

Rivet of cobalt in siliceous zeolite for catalytic ethane dehydrogenation. Chem, 2022, DOI: 10.1016/j.chempr.2022.10.026.

https://doi.org/10.1016/j.chempr.2022.10.026.

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