化物所王晓东/林坚ACS Catal.：MXene原位生成的富含缺陷的TiO2用于增强乙烷氧化脱氢制乙烯

轻烷烃在金属氧化物上的选择性氧化脱氢（ODH）通常遵循氧化还原催化循环，其中晶格氧的释放和回收对催化性能起着关键作用。因此，制备还原性有限的金属氧化物（如TiO₂）作为主要活性组分，而不是该工艺中的载体或改性剂，仍然是一个挑战。

基于此，中国科学院大连化学物理研究所王晓东研究员和林坚研究员（共同通讯作者）等人报道了他们发现与层状TiO₂（M-TiO₂）催化剂相比，乙烷ODH性能显著提高，该催化剂在反应过程中由Ti₃C₂Tx MXene材料原位演变而来。

在本文中，作者以Ti₃C₂Tx MXene作为前驱体，在ODH反应过程中独特地存在丰富的Ti和氧空位缺陷，从而促进M-TiO₂的形成。

通过实验测试发现，该M-TiO₂的反应性比P25 TiO₂高4倍，具有15.4 g_C2H4 g_cat^-1 h^-1的优异乙烯生产率，优于先前报道的催化剂。同时，作者还利用各种实验表征和密度泛函理论（DFT）计算来揭示这些缺陷在该M-TiO₂催化剂上乙烷转化中的作用。

实验表征和理论计算揭示了M-TiO₂上Ti和氧空位缺陷对C₂H₆转化的重要性。Ti空位可以稳定缺陷结构，提高晶格氧的还原性，降低乙烷的活化能垒，而氧空位则有利于O₂的活化，从而恢复晶格氧。

该工作强调了阳离子缺陷相对于还原性有限的传统金属氧化物的重要性，以实现ODH反应的增强性能。

Defect-Rich TiO₂ In Situ Evolved from MXene for the Enhanced Oxidative Dehydrogenation of Ethane to Ethylene. ACS Catal., 2021, DOI: 10.1021/acscatal.1c04409.

https://doi.org/10.1021/acscatal.1c04409.

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化物所王晓东/林坚ACS Catal.：MXene原位生成的富含缺陷的TiO2用于增强乙烷氧化脱氢制乙烯

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