研究发现，丙烷脱氢生产丙烯（PDH）需要较高的反应温度才能获得足够的丙烯产率，而这会导致催化剂因结焦而显著失活。因此开发高稳定性的PDH催化剂，即使在高温下也不会失活，具有重要的工业意义和应用价值。

有鉴于此，日本北海道大学Shinya Furukawa报道了在高温下热稳定的金属间化合物PtGa中的单原子Pt作为PDH的超稳和选择性催化剂。

文章要点

1）金属间化合物PtGa在表面上具有三键式Pt团簇和被催化惰性的Ga分散的单原子Pt，其中三重Pt被Pb沉积选择性地阻挡，而单原子Pt保持完整。

2）具有单个纳米颗粒粒PtGa–Pb/SiO₂的HAADF-STEM图像显示，晶面间距为2.07和2.25 Å，二面角为56°的晶体结构，与沿[1`42]方向观察的PtGa金属间化合物的（211）和（2`01）平面的晶体结构相符合。此外，粒度分布较窄（大多数为1.5–3 nm），平均值为2.8±0.6 nm。EDX元素图谱显示，Pt和Ga以大约1：1的比例均匀分布在每个纳米颗粒中。而PtGa–Pb/SiO2中的Pb则分布集中在纳米颗粒的壳部分。此外，使用Ar+溅射的X射线光电子能谱（XPS）分析显示，PtGa–Pb的Pt4f_7/2-结合能低于PtGa（由于Pb的配体效应），但在几次溅射后比较接近。

3）实验结果表明，PtGa-Pb/SiO2催化剂在600 °C下96h内对具有30％的丙烯转化率和99.6％的选择性，同时性能保持稳定。研究发现，单原子Pt很好地催化了第一和第二C-H活化，而有效地抑制了第三C-H活化，从而最大限度地减少了对焦炭的副反应，大大提高了选择性和稳定性。

Nakaya, Y., Hirayama, J., Yamazoe, S. et al. Single-atom Pt in intermetallics as an ultrastable and selective catalyst for propane dehydrogenation. Nat Commun 11, 2838 (2020)

DOI：10.1038/s41467-020-16693-9

https://doi.org/10.1038/s41467-020-16693-9