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她,浙工大美女教授,聯(lián)合北大「國(guó)家杰青/長(zhǎng)江特聘」、浙大「國(guó)家高層次人才」、西湖大學(xué)「國(guó)家級(jí)人才」,新發(fā)JACS!

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研究背景
硼基催化劑在丙烷氧化脫氫(ODHP)反應(yīng)中表現(xiàn)出優(yōu)異的烯烴選擇性。

由于亞表面Ni助劑的引入顯著提高了活性,該基底材料應(yīng)是調(diào)控硼基催化劑性能的潛在平臺(tái)。

基于此,2024年11月21日,浙江工業(yè)大學(xué)林麗利教授、浙江大學(xué)姚思宇博士、北京大學(xué)馬丁教授和西湖大學(xué)王濤博士團(tuán)隊(duì)在國(guó)際期刊Journal of the American Chemical Society發(fā)表題為《Performance Descriptor of Subsurface Metal-Promoted Boron Catalysts for Low-Temperature Propane Oxidative Dehydrogenation to Propylene》的研究論文。團(tuán)隊(duì)成員高曉峰、蔡城、田樞衡為論文共同第一作者
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林麗利,浙江工業(yè)大學(xué)化學(xué)與工程學(xué)院教授。2019年至今擔(dān)任浙江工業(yè)大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院教授。研究方向?yàn)榇細(xì)渚G色能源催化,光催化生物質(zhì)轉(zhuǎn)化,CO2加氫。主要從事低溫高效CO2加氫、重整制氫、原位取氫-高選擇性加氫制備高值化學(xué)品的多相催化劑設(shè)計(jì)、催化機(jī)理和構(gòu)效關(guān)系研究,發(fā)表論文50余篇,總引用超6000余次,以第一或(共同)通訊作者身份在Nature、Nature Nanotechnology、Nature Chemical Engineering、Nature Communications、 Journal of the American Chemical Society等期刊發(fā)表論文20余篇,國(guó)際(美國(guó)、日本)/國(guó)內(nèi)授權(quán)發(fā)明專利7項(xiàng)。

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姚思宇,百人計(jì)劃研究員 | 博士生導(dǎo)師, 獲2019年國(guó)家高層次人才計(jì)劃青年項(xiàng)目,浙江省自然科學(xué)基金杰出青年基金資助。研究圍繞化學(xué)工程中能源和環(huán)境催化問(wèn)題,著力于探索小分子活化轉(zhuǎn)化至高附加值化學(xué)品的相關(guān)多相催化過(guò)程。近五年發(fā)表SCI論文80余篇,第一/通訊作者發(fā)表論文30余篇包括Science、Nat. Nanotechnol.、Nat. Commun.、 J. Am. Chem. Soc.、ACS Catal等。

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馬丁北京大學(xué)教授,長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授,萬(wàn)人計(jì)劃創(chuàng)新領(lǐng)軍人才,國(guó)家杰青。1996年本科畢業(yè)于四川大學(xué),2001年在中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所取得博士學(xué)位。2001-2005年在牛津大學(xué)/Bristol大學(xué)從事博士后研究,2005年加入中科院大連化學(xué)物理研究所,2009年至今擔(dān)任北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院研究員/教授。

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王濤,2015年博士畢業(yè)于德國(guó)萊布尼茨催化所,師從焦海軍教授和德國(guó)科學(xué)院院士Matthias Beller教授。2020年10月加入西湖大學(xué)理學(xué)院、人工光合作用與太陽(yáng)能燃料中心,組建理論催化與材料智能設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室,任特聘研究員(獨(dú)立PI /?博士生導(dǎo)師)。入選國(guó)家級(jí)、省級(jí)和市級(jí)人才計(jì)劃。在國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文80余篇,其中第一和通訊作者論文60余篇,包括Nat. Catal.,?PNAS,?J. Am. Chem. Soc.,?Nat. Commun.,?JACS Au,?Nat. Comput. Sci.,?ACS Catal.等?,F(xiàn)主持國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目,作為課題骨干參與科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃。

果簡(jiǎn)介

在本研究中,研究人員通過(guò)評(píng)估不同的金屬助劑,揭示了基底效應(yīng),并確定了一個(gè)性能描述符,以理解BOx/金屬/BN ODHP催化劑中亞表面材料的作用。
性能評(píng)價(jià)和瞬態(tài)紅外光譜實(shí)驗(yàn)表明,金屬改性BOx頂層上O-H鍵的解離/再生的內(nèi)在活性和動(dòng)力學(xué)行為依賴于金屬基底。
結(jié)合密度泛函理論(DFT)計(jì)算,發(fā)現(xiàn)BOx(OH)???活性物種中O-H鍵的解離/再生傾向受H對(duì)硼氧化物物種親和力的控制。
金屬-O結(jié)合能已被證明與H親和力呈線性相關(guān),可以作為低溫自由基初始化和ODHP反應(yīng)的簡(jiǎn)單性能描述符,揭示該反應(yīng)受Sabatier原理控制,適度的金屬-O結(jié)合能對(duì)于實(shí)現(xiàn)BOx/M/BN催化劑的卓越性能至關(guān)重要。
根據(jù)潛在描述符的指導(dǎo),研究了Ni-Rh合金基材,發(fā)現(xiàn)Ni/Rh摩爾比為15: 1的基底顯著提高了低溫下的內(nèi)在活性。
圖文解讀

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圖1:平臺(tái)BOx/M/BN催化劑的合成與表征
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圖2:BOx/M/BN催化劑在丙烷氧化脫氫反應(yīng)中的催化性能

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圖3:BOx/M/BN催化劑上ODHP反應(yīng)自由基初始化微觀步驟的原位漂移研究
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圖4:解讀亞表面金屬納米粒子在LT-ODHP反應(yīng)中的促進(jìn)作用

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圖4:基于金屬-氧結(jié)合能描述的丙烷低溫氧化脫氫催化劑的開發(fā)

總之,通過(guò)研究發(fā)現(xiàn),金屬-O結(jié)合能與H親和力呈線性相關(guān),可以作為低溫自由基初始化和丙烷氧化脫氫(ODHP)反應(yīng)的簡(jiǎn)單性能描述符。

這揭示了該反應(yīng)受Sabatier原理控制,適度的金屬-O結(jié)合能對(duì)于實(shí)現(xiàn)BOx/M/BN催化劑的卓越性能至關(guān)重要。

文獻(xiàn)信息
Performance Descriptor of Subsurface Metal-Promoted Boron Catalysts for Low-Temperature Propane Oxidative Dehydrogenation to Propylene,?Journal of the American Chemical Society,?2024.

原創(chuàng)文章,作者:zhan1,如若轉(zhuǎn)載,請(qǐng)注明來(lái)源華算科技,注明出處:http://www.xiubac.cn/index.php/2024/11/26/f601bec740/

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