【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，我校化學(xué)與分子工程學(xué)院費(fèi)林加諾貝爾獎(jiǎng)科學(xué)家聯(lián)合研究中心戴升教授、綠色化工與工業(yè)催化全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室詹望成教授與上海高等研究院朱倍恩研究員合作，在Pt基貴金屬低碳烷烴氧化催化劑研究中取得新進(jìn)展。研究團(tuán)隊(duì)突破了“貴金屬顆粒燒結(jié)必然導(dǎo)致催化劑失活”的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)，發(fā)現(xiàn)經(jīng)高溫預(yù)燒結(jié)形成Pt團(tuán)聚顆粒在丙烷完全氧化反應(yīng)中表現(xiàn)出顯著優(yōu)于高分散Pt物種的催化活性和穩(wěn)定性，并揭示了低指數(shù)金屬Pt晶面緩解表面氧中毒、促進(jìn)烷烴活化的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。相關(guān)成果以“Efficient and durable light-alkane oxidation over sintered Pt catalysts”為題，發(fā)表于《自然·通訊》(Nat.Commun. 2026, 17, 7384)。
 

　　長期以來，提高Pt分散度、抑制顆粒燒結(jié)一直被認(rèn)為是貴金屬催化劑設(shè)計(jì)的基本原則，因?yàn)闊Y(jié)通常意味著活性位減少和催化劑失活。然而，針對(duì)低溫丙烷完全氧化這一典型氧化反應(yīng)，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)反常識(shí)現(xiàn)象：燒結(jié)團(tuán)聚的Pt顆粒反而比高度分散的Pt具有更高的催化活性。
 

　　研究團(tuán)隊(duì)以MgAl?O?為載體，通過高溫處理主動(dòng)構(gòu)建燒結(jié)Pt顆粒。盡管Pt分散度由74%降至6%，丙烷氧化性能卻顯著提升，實(shí)現(xiàn)90%轉(zhuǎn)化所需溫度由約360 ℃降至245 ℃，Pt質(zhì)量歸一化反應(yīng)速率提高約10倍，并在含水、高溫老化等苛刻條件下仍保持優(yōu)異穩(wěn)定性。這表明，燒結(jié)帶來的本征活性提升遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了活性位數(shù)量減少帶來的負(fù)面影響。理論計(jì)算和原位環(huán)境透射電子顯微鏡研究揭示了其機(jī)制：高度分散Pt及小尺寸團(tuán)簇容易吸附過量氧物種，導(dǎo)致表面“氧中毒”，抑制丙烷吸附和C-H鍵活化；而燒結(jié)后的Pt顆粒主要暴露Pt(100)和Pt(111)等低指數(shù)晶面，可維持適宜的氧覆蓋度和金屬態(tài)表面，為丙烷活化提供更有效的工作態(tài)活性位。因此，燒結(jié)Pt顆粒的高活性并非源于顆粒尺寸增大，而是源于其形成了更適合低碳烷烴氧化的表面結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步研究表明，該預(yù)燒結(jié)策略同樣適用于乙烷、正丁烷氧化及商業(yè)Pt/γ-Al?O?催化劑，可顯著提升催化性能。該工作顛覆了“Pt分散度越高、活性越好”的傳統(tǒng)認(rèn)知，提出對(duì)于易發(fā)生氧中毒的氧化反應(yīng)，主動(dòng)構(gòu)建具有穩(wěn)定低指數(shù)晶面的燒結(jié)Pt顆粒，反而是實(shí)現(xiàn)高活性、高穩(wěn)定性貴金屬催化劑的新策略。
 

　　該論文以華東理工大學(xué)為第一完成單位，我校特聘副研究員唐璇、游陽博士和中國科學(xué)院上海高等研究院應(yīng)蕾博士為共同第一作者，我校詹望成教授、戴升教授和中國科學(xué)院上海高等研究院朱倍恩研究員為共同通訊作者。該研究得到了我校重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃首席科學(xué)家郭耘教授的悉心指導(dǎo)。該工作還得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金以及綠色化工與工業(yè)催化全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、費(fèi)林加諾貝爾獎(jiǎng)科學(xué)家聯(lián)合研究中心和教育部材料生物學(xué)與動(dòng)態(tài)化學(xué)前沿科學(xué)中心等的支持。
 

　　引用：【創(chuàng)新前沿】《自然·通訊》報(bào)道我校在負(fù)載型貴金屬催化劑高效低碳烷烴氧化研究新進(jìn)展-華東理工大學(xué)【引用時(shí)間：2026年8月5日】