铂（Pt）和Pt族金属(PGMs)催化剂通常被用于碳氢化合物脱氢和加氢，包括将页岩气衍生的烷烃升级为烯烃。然而，这些催化剂受到含硫化合物的严重毒害，这些含硫化合物存在于天然气和页岩气储藏中，数量不一，因此必须采取能源密集型预处理步骤，如气体脱臭，以在转化前去除硫化氢（H2S）和二氧化碳（CO2）。在这种背景下，开发用于页岩气升级生产有价值的液体产品的储量丰富的耐硫催化剂可以排除复杂的预处理步骤。为实现这一目标，人们正不断寻找廉价的、可再生的催化剂，这种催化剂可以选择性地将轻烷烃脱氢成相应的烯烃。
近日，理海大学Jonas Baltrusaitis，Srinivas Rangarajan报道了开发了一种锡改性氧化铝催化剂，该催化剂在原料中H2S的存在下对丙烷脱氢具有稳定性和选择性。尤其是Sn含量为1.5%-5%的Sn/Al2O3−S催化剂在第四循环中表现出98%的选择性和高达16%的转化率（560 °C）。
文章要点
1）实验和计算表征表明，催化剂活性位点为缺陷三配位的Al原子。而H2S预处理通过与硫交换邻近的氧原子进一步修饰了这些活性位点的一部分，从而使它们更具活性和选择性。
2）研究发现，在低负载时，原子分散的Sn选择性地与Al2O3上的羟基或氧原子结合。这防止了在Al2O3上形成原始（未修饰）缺陷位点，并提高了总体选择性。
3）催化剂的活性和选择性很大程度上依赖于硫和氢的化学势，它们既影响两种位点的相对浓度，也影响整个反应机理。
4）催化剂可以在纯H2S蒸气下完全再生，从而避免了在氧气下进行处理，这可能会导致烧结。
参考文献
Lohit Sharma, et al, Atomically Dispersed Tin-Modifiedγ‑alumina for Selective Propane Dehydrogenation under H2S Co-feed, ACS Catal.2021
DOI: 10.1021/acscatal.1c02859
https://doi.org/10.1021/acscatal.1c02859
