大工/港中大ACS Catal.: CO2消除非选择性Fe(0)相，促进PtFe双金属催化剂上丙烷脱氢

微调双金属纳米粒子的结构对于理解构效关系和进一步提高丙烷脱氢(PDH)中的催化性能至关重要。PtFe双金属催化剂中过量的Fe物质会促进碳沉积，导致丙烯选择性低。但是，在选择性消除过量Fe的同时不破坏PtFe催化剂的结构仍然具有挑战性。近日，大连理工大学郭新闻、张光辉和香港中文大学宋春山等证明了通过在PtFe催化剂上将CO₂引入PDH可以显着抑制焦炭的形成，其中CO₂有效地消除了活性Fe(0)结焦位点而不会改变PtFe合金的催化表面结构。

与不添加CO₂脱氢反应相比，用当CO₂/C₃H₈进料比为0.20时，Pt₁Fe₇/S-1催化剂的丙烯产率最高，焦炭量从18.8 wt%降低到1.0 wt%。基于对Fe基催化剂结构变化的理解，Fe(0)物种可以在CO₂加氢反应中被氧化成Fe₃O₄；与金属铁物种相比，稳定的FeO_x物种在PDH反应中表现出更高的烯烃选择性和较弱的结焦能力(尽管它对脱氢速率的贡献远低于PtFe合金)。

XPS、EXAFS和⁵⁷Fe Mössbauer结果表明，显着抑制积碳是由于在CO₂-PDH反应过程中过量的非合金Fe物种的氧化，而不是逆Boudouard反应(CO₂ + C = 2CO)。总的来说，通过引入软氧化剂CO₂来氧化PtFe双金属催化剂中的非合金非选择性Fe(0)相以提高PDH性能，这为在反应条件下调整PtFe双金属催化剂的结构和提高PDH反应的性能提供了一种有指导意义的策略。

Promoting Propane Dehydrogenation with CO₂ over the PtFe Bimetallic Catalyst by Eliminating the Non-selective Fe(0) Phase. ACS Catalysis, 2022. DOI: 10.1021/acscatal.2c00649