这所211，上个月刚发Science，今日再发Nature！

主要观点总结

本文报道了福州大学鲍晓军教授、朱海波教授团队联合中国科学院大连化学物理研究所叶茂研究员团队在丙烷脱氢催化剂领域的最新研究成果。通过控制沸石Silicalite-1（S-1）晶体b轴的长度，制备了具有超强稳定性的Pt基催化剂，解决了铂基催化剂在高温丙烷脱氢反应中的再生和反应稳定性挑战。该催化剂在550℃温度下可稳定运行超过6个月，丙烯选择性高达98.3%。

关键观点总结

关键观点1: 研究要点

本文通过控制沸石Silicalite-1晶体b轴的长度，制备了具有超强稳定性的丙烷脱氢Pt基催化剂，该催化剂在550℃温度下可稳定运行超过6个月，丙烯选择性高达98.3%。

关键观点2: 研究背景

丙烯是重要的基础化工原料，传统Pt基催化剂在丙烷脱氢反应中由于金属组分的烧结和积碳的生成而快速失活，发展高稳定性PDH催化剂面临挑战。

关键观点3: 研究思路

作者通过调控S-1分子筛晶体b轴的长度来控制双金属PtSn团簇在分子筛孔道内的扩散和迁移行为，以提高催化剂的稳定性。当b轴长度大于2 um时，催化剂的稳定性显著提高。

关键观点4: 催化剂的结构表征和机理探究

作者利用光谱学技术和球差电镜对催化剂进行原子级表征，发现催化剂的初始活性物种为PtSn2纳米团簇。随着反应进行，这些团簇在分子筛孔道内扩散迁移并聚集生长，形成(PtSn2)2二聚体。作者还通过模拟和理论计算给出了活性金属组分在分子筛孔道内的“扩散-聚集-自锁”模型。

正文

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1. 设计催化体系

将活性金属Pt组分封装在MFI结构分子筛的孔道中可短期抑制其在丙烷脱氢反应中的烧结失活，但长期的高温反应会致使Pt物种缓慢的从分子筛孔道内部扩散迁移至分子筛外表面，同时反生不可逆的聚集失活。

基于此，作者首先尝试通过调控S-1分子筛晶体b轴的长度控制双金属PtSn团簇在分子筛孔道内的扩散和迁移行为， 以期 提高催化剂的稳定性，结果表明：当b轴的长度小于2 um时，催化剂快速失活；而当b轴的长度大于2 um时，催化剂的稳定性显著提高（图1）。同时，催化剂的扩散限制分析表明：S-1孔道内Pt位点的内部扩散阻力可以忽略不计（图2）。随后，作者进一步测试了该催化剂的长期稳定性，在保持高活性、高选择性的同时，b轴长度为4 um的催化剂可稳定运行4500 h，反应性能远超其它同类催化剂（图3）。

图1. 催化剂的反应性能。

图2. 催化剂的扩散限制分析。

图3. 催化剂的稳定性测试及其与同类催化剂的对比。

3. 催化剂的结构表征

随后，作者利用光谱学技术（如XANES和EXAFS）以及球差电镜等对催化剂的结构进行了原子级的表征，结果表明（图4）：催化剂的初始活性物种为原子组成为PtSn ₂ 的纳米团簇，

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