丙烷脱氢一直是一种很有前途的丙烯生产工艺，可以弥补全球对丙烯日益增长的需求。然而，在≥600 ℃下具有高稳定性的铂基催化剂几乎没有报道过，这种催化剂通常由于副反应和结焦而导致催化剂寿命较短。

近日，北海道大学Shinya Furukawa设计了一种PtGe类型的高熵金属间化合物（HEIs）来为丙烷脱氢（PDH）构建热稳定的Pt单原子中心。

文章要点

1）金属间化合物PtGe的Pt和Ge位点分别被Co/Cu和Ga/Sn取代，在Ca-SiO₂载体上形成纳米颗粒（PtCoCu）（GeGaSn）HEI。在Pt位点[Pt/(Pt+Co+Cu)比]中，Pt原子以0.25的比率充分孤离，分离程度可以通过Pt分数来调节。

2）研究发现，HEI（0.25）中的Pt单原子中心有效地促进了生成的丙烯的脱附，从而抑制了不希望发生的副反应。HEI(0.25)催化剂首次能够在600 ℃的PDH中工作至少2个月。

3）各金属元素的作用概括如下：(1)Pt是C-H活化的主要活性金属；(2)Ge是决定金属间化合物PtGe结构的母体金属，它决定了PtGe的金属间化合物结构，并使表面的Pt−Pt配位数降至2；(3)活性较低的Co和Cu进一步稀释了过渡金属位上的Pt−Pt桥位，并提供了孤立的Pt位点；(4)不直接影响催化剂活性的Ge位部分替代了Ge位点，但由于熵效应，提高了HEI相的热稳定性；(5)Ca起到了促进金属分散和合金化的作用。

因此，基于HEIs的多金属化策略是用于低碳烷烃活化的热稳定的单原子Pt中心的理想设计概念。

参考文献

Yuki Nakaya, et al, High-Entropy Intermetallics Serve Ultrastable Single-Atom Pt for Propane Dehydrogenation, J. Am. Chem. Soc., 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c01200

https://doi.org/10.1021/jacs.2c01200