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　　2月6日，从天津大学化工学院获悉，近日，化学域顶期刊《美国化学会志》以封面文章形式，发表了科研团队在丙烷脱氢催化剂研究中的重要突破。

　　天津大学化工学院刘国柱教授团队与太原理工大学、南开大学的研究团队作，成功研制出种锗取代沸石封装铱单原子催化剂(IrGe@S-1)武汉防火门胶，在上次实现铱单原子在丙烷脱氢反应中的长期稳定运行。该研究通过“刚柔并济”的设计思路，为攻克丙烷脱氢催化剂温易失活这世界难题提供了新路径。

　　丙烯是现代化工的关键基础原料，被誉为石化工业的“基石”。全球通过丙烷脱氢工艺生产的丙烯市场规模达数百亿美元，已成为增长为迅速的丙烯生产路线之。

　　在丙烷脱氢装置这个庞大的工业“心脏”中，催化剂是其核心的“瓣膜”。目前，全球丙烷脱氢工业装置常规采用的铂(Pt)基、铬(Cr)基两类传统催化剂，在达550-650℃的反应“熔炉”中，面临活中心“积碳覆盖”与“结团聚”两大核心挑战，逐渐失去催化活。催化剂的能直接决定了装置能连续稳定运行多久，是影响整个装置生产率和经济益的关键命脉。

　　当前，全球学者从提升金属率、开发替代金属、探索全新反应路径、以及强化催化剂稳定等多条路径同步研究。其中武汉防火门胶，单原子催化剂因其能够显著降低“积碳覆盖”，将贵金属原子利用率向理论限而备受瞩目。然而，单原子催化剂容易“结团聚”，即在温反应条件下易迁移团聚而失活，只有保持其长期稳定，才能发挥单原子催化剂的大用。

　　面对这挑战，pvc管道管件胶天津大学化工学院刘国柱教授团队采用“刚柔并济”的策略，实现了铱单原子在丙烷脱氢反应中过800小时的长稳定运行，具备的活、优异的选择与抗积碳，为攻克上述难题提供了原创解决案。

　　研究团队创造地在纯硅沸石骨架中掺入锗原子。锗的引入，像在沸石骨架中建造了牢固的“锚桩”，与铱单原子形成强的化学键，将铱原子牢牢“锁”在特定位置，使其在温下也难以移动团聚，实现了“刚”锚定。

　　研究发现，在反应过程中，通入的丙烷分子会与催化剂发生动态相互作用，“诱”催化剂生成富含电子的低氧化态铱活中心。这种“活”的结构，恰恰是切断丙烷分子中C-H键的关键，也即“柔”活化。

　　“这种‘刚骨架固定，柔电子调变’的设计，使得催化剂在严苛环境中既能保持结构稳定，又能展现活。”对于催化剂的设计巧思，论文共同作、天津大学化工学院博士生宋明霞这样解释。

　　对于该项成果的工业化应用潜力，论文通讯作者、团队负责人刘国柱教授表示，“该催化剂适配强，其‘长单程运行’特可大幅降低现有装置的停车再生频率，有力提升生产连续与运行率。依托该催化剂卓越的催化能武汉防火门胶，有望动新代率、低能耗丙烷脱氢装置的研发与设计。”