ACS Catalysis: Ga、Pt和Ce 掺杂的γ-Al2O3上组分相互作用使丙烷脱氢具有高活性、选择性和稳定性

Ga、Pt和Ce掺杂的γ-Al₂O₃在PDH中表现出优异的催化活性、选择性和稳定性，但由于该体系的复杂性，尚未清楚了解每种元素的催化作用。

韩国科学技术院Minkee Choi和忠南大学Hyeyoung Shin等报道了Ga、Pt和Ce 掺杂的γ-Al₂O₃在PDH中反应机理和每种组分催化相互作用。

选择性中毒、原位漫反射红外傅立叶变换光谱和H₂-D₂交换实验清楚表明，Ga³⁺负责丙烷中 C-H键的异裂，而Pt⁰通过反向溢出促进决速的H重组为H₂。

Ga³⁺和Pt⁰之间的协同作用实现了高PDH活性和选择性。重复PDH循环期间催化剂失活是由于Pt⁰的不可逆烧结从而降低H复合率。

最佳Ce(~2 wt%)掺杂选择性地在γ-Al₂O₃表面产生原子分散的Ce³⁺位点，这通过增强金属-载体相互作用抑制了Pt⁰的烧结。相比之下，过量的Ce导致离散CeO₂域的形成，其以对H 重组无活性的阳离子Pt²⁺物种的形式来稳定Pt 。

因此，与不含Ce的催化剂相比，过量添加Ce导致催化活性和选择性严重下降。通过原子分散的Ce³⁺实现独特的Pt⁰稳定性γ-Al₂O₃表面的位点可用于设计稳定的催化剂，不仅可用于PDH，还可用于石化和炼油工业中的各种加氢处理(如芳构化、加氢处理、加氢裂化等)。

Catalytic interplay of Ga, Pt, and Ce on the alumina surface enabling high activity, selectivity, and stability in propane dehydrogenation. ACS Catalysis, 2021. DOI: 10.1021/acscatal.1c0255