铂（Pt）在燃料电池、石油精炼、制氢、有机合成和汽车尾气处理等领域具有优异的催化性能。此外，另一利用Pt催化剂的重要反应过程是丙烷脱氢制丙烯反应（PDH）。丙烯是许多商品化学品的重要组成部分，如环氧丙烷、聚丙烯、丙烯腈和丙烯酸。

近日，根特大学Vladimir. V. Galvita报道了在两种PtGa催化剂（PtGa/MgAl₂O₄和Pt/MgGaAlO）通过原子层沉积厚度约1nm的氧化铝（Al₂O₃）涂层，并揭示了其对PDH的影响。采用小角X射线散射（SAXS）和X射线吸收光谱（XAS）相结合的方法研究了该涂层对催化剂稳定性的影响。

文章要点

1）研究发现，涂层限制了表面金属纳米颗粒的流动性，从而防止了催化剂的烧结。在PtGa/MgAl₂O₄催化剂上，涂层的存在阻碍了Pt和Ga之间的合金形成，而当Ga从载体上释放时，对Pt/MgGaAlO催化剂合金的形成没有负面作用。

2）通过SAXS和XAS的PDH活性测试结果显示，Al₂O₃包覆的PtGa/MgAl₂O₄的性能比未包覆的PtGa/MgAl₂O₄要差，这是由于包覆后合金形成所导致。对包覆前后的Pt/MgGaAlO催化剂在H₂/O₂氧化还原循环1次、5次和10次后的PDH性能进行了测试，考察了包覆对催化剂活性和稳定性的影响。

3）一般来说，涂层减少了碳形成的总量，涂层样品的失活速度比未涂层的样品慢。涂层厚度越大，活性中心的堵塞越多，导致活性降低，但同时在类似的转化率下，总碳的生成也大大减少。将涂层和未涂层的Pt/MgGaAlO样品再经历30次氧化还原循环（总共40次），随后进行HAADF STEM表征。通过STEM图像的粒度分布，研究人员确定涂层降低了样品的烧结程度。证实了涂层厚度的增加与表面金属纳米颗粒的烧结度直接相关。

参考文献

Nadadur Veeraraghavan Srinath, et al, In Situ XAS/SAXS Study of Al₂O₃‑Coated PtGa Catalysts for Propane Dehydrogenation, ACS Catal. 2021

DOI: 10.1021/acscatal.1c03146

https://doi.org/10.1021/acscatal.1c03146