近日中國(guó)科學(xué)院金屬研究所在烷烴脫氫反應(yīng)催化劑研究上取得進(jìn)展。將“MXene”材料用作烷烴脫氫反應(yīng)的催化劑，并揭示了該催化劑催化烷烴脫氫的活性位和反應(yīng)路徑，為工業(yè)烷烴脫氫催化劑的開(kāi)發(fā)提供了新思路。

該研究所將“MXene”材料用于乙苯脫氫制苯乙烯反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)單位比表面積“MXene”材料的乙苯脫氫活性達(dá)到92 μmol/(m2·h)，苯乙烯選擇性達(dá)97.5%，高于目前已知的高活性非金屬脫氫催化劑，且高溫穩(wěn)定性較好。

通過(guò)多種表征手段分析，發(fā)現(xiàn)該反應(yīng)以刻蝕過(guò)程中產(chǎn)生的C—Ti—O官能團(tuán)作為脫氫活性位，依次脫去乙苯分子中乙基上的兩個(gè)氫原子而得到苯乙烯。同時(shí)，“MXene”材料的層狀結(jié)構(gòu)也有利于反應(yīng)過(guò)程中的傳熱和傳質(zhì)，從而使該催化劑具有較高的活性和穩(wěn)定性。

據(jù)悉，工業(yè)上苯乙烯主要是在過(guò)量過(guò)熱水蒸氣的保護(hù)下，由鉀促進(jìn)的氧化鐵催化劑催化乙苯脫氫制得。這種生產(chǎn)方法需要消耗大量的能源和水資源，不利于綠色經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。探索和研制新型的催化材料并降低反應(yīng)能耗一直是工業(yè)脫氫領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。

“MXene”作為過(guò)渡金屬碳化物二維晶體，具有與石墨烯類(lèi)似的結(jié)構(gòu)?？赏ㄟ^(guò)氫氟酸刻蝕層狀MAX相陶瓷材料獲得，具有較好的力學(xué)、電子、磁學(xué)等性能，可用于電化學(xué)儲(chǔ)能以及復(fù)合材料增強(qiáng)、潤(rùn)滑、電磁屏蔽等領(lǐng)域的研究。