丙烯是商品化学品和塑料的前体，并通过丙烷脱氢（PDH）生产。通过增加催化剂的活性、基于寿命或选择性来提高PDH的产率，可以显著节省能源和经济效益。

近日，美国阿贡国家实验室Christopher L. Marshall，霍尼韦尔Christopher P. Nicholas，Forge Nano公司Arrelaine A. Dameron使用分散在Al₂O₃挤出物载体上的Pt作为与商业相关的模型催化剂，报道了用于定制金属活性位的原子层沉积（ALD）金属氧化物外涂层可以提高PDH的产率和选择性。

文章要点

1）研究人员考察了了Pt负载，ALD涂层厚度和Al₂O₃载体表面积对PDH活性，选择性和催化剂稳定性之间的相互作用。Pt纳米颗粒的大小不受ALD工艺的影响，此外，利用H₂化学吸附作为关键技术来了解Pt纳米颗粒上的涂层量。

2）实验结果显示，在低表面积的Al₂O₃载体上施加6-8 Å厚的Al₂O₃层可负载约90 m²/g表面积产生稳定性和活性的最佳组合，同时将丙烯的选择性从91％提高到96％。

3）研究发现，尽管高温蒸汽可以烧结未包覆催化剂中的Pt纳米颗粒，但Al₂O₃外涂层可防止Pt纳米颗粒烧结，因此在蒸汽失活时显著提高了催化剂稳定性。此外，ALD外涂层选择性地结合到Pt纳米颗粒上的配位不足的位点上，而留下更多的选择性平台位点可用于脱氢，进而提高了丙烷脱氢对丙烯的选择性。

Zheng Lu, et al, Atomic Layer Deposition Overcoating Improves Catalyst Selectivity and Longevity in Propane Dehydrogenation, ACS Catal. 2020

DOI: 10.1021/acscatal.0c03391

https://dx.doi.org/10.1021/acscatal.0c03391