乙烯是化学工业中最主要的化学品之一。最近几年来，跟着富含轻质烷烃的页岩气储量增长，乙烷脱氢制乙烯成为新的研究前沿。中国科学院姑苏纳米技能与纳米仿生研究所研究员徐勇团队于光驱动乙烷脱氢制乙烯方面取患上进展，开发了一种Pd/ZnO-TiO?催化剂，其TiO?笼罩层可最年夜化界面面积以实现定向电荷分散。近日，相干研究结果发表在《美国化学会杂志》。
理论上，乙烷脱氢制乙烯可经由过程选择性活化乙烷的两个C-H键实现，但因为乙烷C-H键键能较高，传统脱氢历程需于高温（ 600°C）下举行，致使能耗高、积碳严峻和催化剂烧结等问题。是以，开发暖和前提下可连续的乙烷脱氢制乙烯计谋具备主要意义。
光催化为太阳能向化学能的可连续暖和转化提供了极具吸引力的计谋。于此配景下，光驱动乙烷脱氢（LDEDH）于化工范畴引起广泛存眷，但乙烷C-H键的高键能使其面对巨年夜挑战。LDEDH的重要瓶颈于在光生载流子迁徙的动力学限定和其复合，此外，光引诱氧化物种可能致使过分氧化，实现方针产品的选择性转化仍面对庞大挑战。
为晋升LDEDH的光催化机能及选择性，需精准设计催化剂布局以加强光接收及电子-空穴对于分散，并按捺乙烷过分氧化为CO?。迄今为止，研究职员已经开发多种用在光催化烷烃转化的催化系统，但仍需体系研究催化剂的合理设计，以同时实现LDEDH历程中的高效电荷分散、高选择性及持久不变性。
该研究团队发明蒸汽具备两重作用：作为选择性脱氢的 OH源，同时连续去除了积碳以实现史无前例的152小时不变性。具体表征证明，Ti-O-Zn界面指导光生电子至ZnO、空穴至TiO?，Pd纳米簇进一步加强电子转移及乙烷吸附。这类协同设计实现了1640.9 μmol h-1（273.4 妹妹ol/g/h）的创纪录乙烯产率，选择性达98.7%，跨越现有催化剂7倍以上。
值患上一提的是，经由过程菲涅尔聚光透镜使用天然阳光照射间歇式反映器也可实现LDEDH，为使用天然太阳能出产乙烯提供了可行计谋。
相干论文信息：https://doi.org/10.1021/jacs.5c21432
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