丙烯是最大的石化产品之一，最近页岩气的可获得性增加使得丙烷脱氢（PDH）制丙烯变得越来越重要。由于脱氢是高度吸热反应，因此PDH需要较高的反应温度（550-650 ℃），这无疑同时造成了氢解和结焦。研究表明，通过精心设计催化剂可以获得较高的烯烃产率。此外，双金属纳米粒子（NP）催化剂可以通过简单地改变活性中心来微调表面性质和催化选择性，而对对NPs表面结构的修饰产生了点石成金的效果。
近日，北京化工大学李殿卿教授，贺宇飞副教授，美国普渡大学Jeffrey T Miller报道了一种坚固的Ru磷化物催化剂（RuP），对丙烷脱氢表现出高的丙烯选择性，而单金属Ru纳米粒子则会导致裂化。
文章要点
1）制备了P/Ru摩尔比分别为1、5、15和50的一系列负载在二氧化硅上的3 nm Ru-P NPs，以研究Ru-P / SiO2催化剂的组成和结构以及对催化性能的影响。同时，采用XPS、同步加速器XAS、还原型催化剂的透射CO-IR和HAADF-STEM表征了从Ru到Ru2P再到RuP等不同P/Ru原子比的纳米粒子的表面结构。
2）实验结果显示，除了提高烯烃的选择性外，增加P/Ru比还导致更高的周转率（TOR）和降低失活率。
3）P是一种结构促进剂，可以减小Ru团尺寸，降低氢解速率。另外，增加P/Ru比会降低Ru价轨道的能量，从而削弱金属-吸附键的键能和反应物的表面覆盖度。
Rui Ma, et al, Composition Tuning of Ru-Based Phosphide for Enhanced Propane Selective Dehydrogenation, ACS Catal., 2020
DOI: 10.1021/acscatal.0c01667
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c01667
