氧化学在众多化学反应中起着关键作用。特别是在轻质烷烃脱氢中,金属氧物种对C–H键的选择性裂解是非常理想的。丙烷脱氢制丙烯是这种有前途但具有挑战性的化学反应的实例。尽管非氧化丙烷脱氢(PDH)具有高的丙烯选择性,它具有强烈的吸热性,并且会因焦化而失活。相比之下,氧化脱氢(ODH)在氧气存在下发生,具有改善工艺效率的潜力,具有良好的热力学和抗结焦性。然而,通过连续的氧化反应,丙烯选择性较差。因此,设计多功能材料实现高的丙烯选择性和产率具有重要意义。近日,天津大学巩金龙等通过简单的共浸渍法制备了一种双功能的Mo-V-O混合氧化物催化剂,该催化剂可通过替代的化学链氧化脱氢(CL-ODH)途径选择性地将丙烷转化为丙烯。该催化剂在500°C下,经过100个脱氢-再生循环,丙烷转化率为36%时,丙烯的选择性为89%。进一步研究表明,Mo-V-O混合氧化物催化剂优异的丙烯收率(远远超过了先前报道的ODH催化剂)的原因是,原子级Mo的掺杂参与并精确调节了块体晶格氧,并发现增加V-O键的结合能可增强丙烯的选择性。该工作加深了人们对金属-氧化学的基本理解,并提供了一种烷烃脱氢的有前途的策略。
Sai Chen, Jinlong Gong*, et al. Modulating Lattice Oxygen in Dual-functional Mo-V-O Mixed Oxides for Chemical Looping Oxidative Dehydrogenation. J. Am. Chem. Soc., 2019
DOI: 10.1021/jacs.9b09235