CO2作为软氧化剂用于乙烷催化氧化，可以利用页岩气中的CO2和乙烷为原料，通过脱氢反应生产高附加值乙烯。
近日，韩国仁荷大学Sang-Eon Park，Changbum Jo，Hyung Chul Ham报道了在含有表面骨架缺陷的介孔分子筛上负载了Pt和Ce物种，考察了负载型催化剂对乙烷与CO2氧化脱氢反应的催化性能。
文章要点
1）扩展X射线吸收光谱、精细结构和高分辨透射电镜分析表明，在973 K还原后的介孔分子筛中生成了平均粒径为2 nm的Pt5Ce金属间化合物纳米颗粒和单原子Ce物种。与负载型Pt催化剂和负载型Pt/CeO2@SiO2催化剂相比，该负载型催化剂对乙烯生产具有高度的稳定性和选择性。
2）CO化学吸附、热重分析、乙烯程序升温脱附和电子显微镜表征表明，负载型Pt5Ce金属间化合物催化剂对乙烯的亲和力远低于单金属Pt，从而降低了乙烯过度脱氢，导致在活性Pt表面结焦的可能性。相反，焦炭主要沉积在沸石载体上，这可能归因于沸石外表面弱酸性硅醇基团的烯烃聚合。而单金属Pt催化剂则对乙烯表现出很高的亲和力。强吸附在Pt表面的乙烯可进一步转化为炭质焦，从而导致催化剂的快速失活。
3）密度泛函理论（DFT）计算表明，Pt5Ce金属间化合物纳米颗粒附近的单原子Ce物种提高了C−C键断裂的能垒，从而显著抑制了通过重整途径生成CO的C−C键断裂。
文章要点
Muhammad Numan, et al, Oxidative Dehydrogenation of Ethane with CO2 as a Soft Oxidant over a PtCe Bimetallic Catalyst, ACS Catal. 2021
DOI: 10.1021/acscatal.1c01156
https://doi.org/10.1021/acscatal.1c01156
