中石大（北京）姜桂元教授团队在《Nature》上发表催化剂研究文章

在国际顶级学术期刊《Nature》上，中国石油大学（北京）实现了重要突破！中石大（北京）重质油国家重点实验室姜桂元教授团队，联合德国莱布尼兹催化研究所Evgenii V. Kondratenko教授团队、焦海军教授团队、山西大学及德国卡尔斯鲁厄理工学院等科研机构合作者，在丙烷无氧脱氢催化剂研究方面取得新进展。11月10日，研究结果以“In situ formation of ZnOx species for efficient propane dehydrogenation”（原位形成ZnOx物种用于丙烷高效脱氢）为题， 于《Nature》在线发表。

中石大（北京）博士生赵丹为本论文的第一作者，姜桂元教授、Evgenii V. Kondratenko教授及焦海军教授为论文的通讯作者。论文以中石大（北京）为第一通讯单位，而这也是该校的首篇《Nature》。

继2013年首次《Science》发文之后，至此，中石大（北京）已经集齐了《Nature》和《Science》两大国际顶尖期刊的发表。

作者简历：

姜桂元，男，教授、博士生导师，中国石油大学（北京）化学工程与环境学院副院长，校青年创新团队负责人。主要从事能源催化方面的研究工作，包括轻烃高效转化和太阳能光催化等。在Nature Commun., Adv. Mater., Chem. Commun., J. Catal., Applied Catal. B等SCI 重要学术期刊上发表论文100余篇，参编学术著作4部，授权国家发明专利24项。先后入选北京市科技新星计划、教育部新世纪优秀人才计划及北京高等学校青年英才计划等。受邀担任《Scientific Reports》、《Current Catalysis》、《Carbon Resources Conversion》期刊编委，担任中国化工学会工程热化学专业委员会委员、中国感光学会光催化专业委员会委员、中国能源学会能源与环境专业委员会委员等。

研究简介：

丙烯是基本的有机化工原料，近年来供需缺口不断加大。随着页岩气开采技术发展、资源高效利用及能源高质量发展的需求驱动，特别是在双碳背景下石油石化行业面临的转型升级，丙烷无氧脱氢（PDH）制丙烯技术成为填补丙烯供需缺口的一种重要途径。目前商业化的PDH催化剂是K-CrOx/Al2O3和Pt-Sn/Al2O3，Pt价格昂贵以及Cr(VI)毒性高，限制了其进一步应用。研发价格低廉、环境友好的高效非贵金属基替代催化剂并揭示其催化作用机制至关重要且迫在眉睫。

针对上述问题，研究人员采用简单的机械混合-原位氢气还原处理方法，成功地在Silicalite-1(S-1)上合成了双核Zn-oxo物种。研究发现，在还原处理机械混合的ZnO-S-1样品时，被还原的ZnO以Zn单质形式迁移至S-1上并与其羟基窝发生反应，得到双核Zn-oxo物种。在还原性条件下，低配位双核Zn-oxo物种是丙烷脱氢的活性位，将该催化剂应用于丙烷无氧脱氢反应时，在400个小时的反应测试中，催化剂展现了优异的催化性能，在与商业K-CrOx/Al2O3类似催化剂相当的丙烯选择性条件下，该催化剂的丙烯时空收率是K-CrOx/Al2O3的3倍左右（上图(a)和(b)）。同时该催化剂的制备方法还可以拓展至富含羟基窝的其它类型分子筛以及富含羟基的金属氧化物中（上图(c)和(d)），表现出良好的应用前景。该研究基于分子筛羟基窝和原位预处理/反应构筑高效非贵金属基催化剂，不仅从分子层次阐明丙烷脱氢活性位的形成与作用机制，还为将来高效催化剂理性设计提供了新思路。