大連理工大學開發負載型氧化硼實現丙烷低溫高選擇性氧化脫氫制丙烯

丙烷氧化脫氫制丙烯過程不受熱力學限制，催化劑不易積炭，是節能高效的生產方式。目前丙烷氧化脫氫催化劑多為金屬氧化物，應用中存在因深度氧化而導致的二氧化碳排放量大、烯烴選擇性差等問題，難以滿足工業需要。

大連理工大學的研究團隊以前報道了氮化硼在烷烴氧化脫氫反應中具有優異的活性及烯烴選擇性，并提出了邊緣羥基化氮化硼中氧化的硼位點(B-OB-OH)是反應的活性區域，雖然在后續的報道中得以支持，但對硼基催化劑本征活性位點的認識仍有待加深。另外，盡管氮化硼催化劑在選擇性生產烯烴方面具有優異的性能，但仍需要相對較高的反應溫度(約530 ℃)。因此，制備具有低溫高活性的催化劑，并深入了解硼基催化劑的活性機制，是丙烷氧化脫氫制丙烯技術的研究方向。

基于上述認識，該研究團隊設計合成了介孔氧化硅負載的氧化硼催化劑(BOS)，實現了丙烷低溫高選擇性地氧化脫氫制丙烯，并探究了硼基催化劑的活性位點及反應機制。BOS催化劑在405 ℃即有催化活性，起活溫度低。升溫至450 ℃時，丙烷轉化率達14.8%，丙烯選擇性為73.3%，烯烴(乙烯+丙烯)選擇性達87.4%，與氮化硼催化劑相比反應溫度更低，并在30 h內丙烷轉化率及烯烴選擇性保持穩定。

核磁共振試驗及理論計算結果表明，三配位的硼環及羥基化鏈狀硼物種是催化烷烴氧化脫氫的活性位點，硼的親氧性使其與烷氧基高度結合，抑制深度氧化，確保烯烴的高選擇性。該研究成果已發表于美國化學會催化期刊上。

[中國石化有機原料科技情報中心站供稿]