化学循环为烷烃利用提供了一种能源和成本有效的途径。但是，在当前的化学环氧化脱氢体系中，由于动力学上不匹配的O2本体扩散和表面反应而导致产生大量的CO2联产，从而降低了烯烃的生产率。
近日，天津大学巩金龙教授报道了成功构建具有亚单层或单层的钒纳米结构，通过避免O2-整体扩散（单层与多层）的干扰来抑制丙烷氧化脱氢过程中CO2的产生。
文章要点
1）采用湿法浸渍法制备了TiO2负载的VOx，V的负载量控制在0.05~4 wt%之间，命名为xV/TiO2，其中x是TiO2上金属V的质量百分比。
2）透射电镜和高分辨透射电镜图像显示，TiO2载体的粒径约为50 nm，d间距为0.325 nm，属于TiO2（110）晶面。对于VOx/TiO2催化剂，在TiO2表面形成无定形的VOx物种。在1V/TiO2上，非晶态VOx层的平均厚度为0.8 nm。HRTEM分析表明，(110)、(001)和(101)晶面均为金红石型TiO2晶面。EDS图谱显示VOx均匀覆盖在TiO2表面。当V负载量达到4 wt%时，在TiO2上沉积了约3 nm的小V2O5纳米颗粒，表明形成了V2O5晶体。上述表征结果表明，不同的V覆盖导致不同的VOx结构，如孤立的或多钒的VOx和晶态V2O5。
3）TiO2载体上高度分散的钒纳米结构在500 °C时丙烯选择性超过90%，周转频率为1.9×10-2 s-1，是传统晶态V2O5的20倍以上。结合原位光谱表征和密度泛函理论计算，研究人员通过钒/钛界面相互作用揭示了负载-反应势垒关系。
这项工作表明，具有亚单层或单层的纳米结构有望作为氧化还原反应的通用氧载体平台。
Sai Chen, et al, Coverage-dependent Behaviors of Vanadium Oxides for Chemical Looping Oxidative Dehydrogenation, Angew. Chem. Int. Ed., 2020
DOI：10.1002/anie.202005968
https://doi.org/10.1002/anie.202005968
