在不牺牲催化性能的情况下最小化Pt负载量具有重大意义，特别是对于设计成本有效的烃转化催化剂而言。有研究发现，第二金属促进剂可以改变Pt的表面电子结构/状态，这将影响价电子的可用性和能量以与吸附物形成化学键。Miller和Greeley认为Zn改变了Pt 5d电子的能量，这与乙烷脱氢过程中活性和选择性的增强直接相关。

基于此，密西西比州立大学Yizhi Xiang发现锚定在Zn(II)阳离子上的[Pt₁-Zn_n]^δ+簇@HZSM-5—单一 Pt中的孤立Pt原子交换到ZSM-5沸石的Al_fO₄^-四面体骨架上，可高效用于乙烷的DHA。

文章要点

1）这种双金属Pt_x-Zn_y/HZSM-5催化剂含有超低的Pt负载量（0.001-0.05 wt%），但显示出前所未有的高活性和稳定性。在550 °C乙烷DHA过程中，Pt_0.001-Zn₂/HZSM-5催化剂上BTX的比活性高达8.2 mol/g_Pt/min（或1592 min^-1），催化剂失活速率比单金属Pt/HZSM-5催化剂低120倍，取决于Pt负载量。

2）单金属Pt/HZSM-5催化剂对于DHA反应是不稳定的，因为形成了Pt⁰簇-质子加合物。由于Pt系综的电子不足，这些物种与烯烃中间体具有强相互作用；因此，活性位点由于焦炭沉积而迅速失活。与Pt⁰团簇不同，[Pt₁-Zn_n]^δ+团簇消除了Pt系综，并在乙烯-TPD过程中表现出与Zn(II)阳离子相似的行为。因此，双金属Pt_x-Zn_y/HZSM-5催化剂在DHA过程中显示出显著增强的稳定性(类似于Zn₂/HZSM-5)。在Pt_0.01-Zn₂/HZSM-5催化剂上，在17 h TOS后，BTX的形成保持超过50%的初始活性，并且完全失活需要超过 65 h。

在沸石中制造双金属簇(具有分离的贵金属)的概念有望扩展到其他催化体系。

参考文献

Genwei Chen, et al, Ultralow-Loading Pt/Zn Hybrid Cluster in Zeolite HZSM‑5 for Efficient Dehydroaromatization, J. Am. Chem. Soc., 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c04278

https://doi.org/10.1021/jacs.2c04278