丙烷直接脱氢(PDH)制丙烯的工艺作为丙烯生产的一条有前途的途径已引起人们的关注。PDH反应通常需要较高的温度(> 550 °C)，然而，在这些高反应温度下，C-C键的断裂或氢解，降低了丙烯的选择性并产生焦炭。因此，理想的PDH催化剂必须在相当大的丙烷转化率下具有选择性，在反应条件下结构稳定，并且在再生循环中可回收。氧化铝负载的Pt-Sn和CrOx催化剂具有较高的C-H键活化选择性和较长的使用寿命，然而贵金属铂的高成本和Cr6+的环境毒性限制了其进一步应用和发展。
基于此，化学与精细化工广东省实验室周博、马瑞和普渡大学Jeffrey T. Miller等以工业γ-Al2O3为载体，通过一种简单、可扩展的浸渍方法制备出耐烧结Ni(II)单位点催化剂。通过XRD、XPS、STEM和原位XAS等综合表征，确定了原子分散的镍离子通过与Al3+空位的氧原子结合而稳定。同时，PDH催化剂试验表明，与负载型金属Ni NP催化剂相比，Ni(II)单位点催化剂具有更好的性能，在相当大的丙烷转化率(15-45%)下具有> 93%的丙烯选择性，优于Ni NP催化剂。不同Ni结构上对丙烯的选择性与结构特征的相关性表明，不饱和四面体Ni(II)中心的配位促进了丙烯的解吸，抑制了焦化副反应的发生。而且，原位XAS证明，原子分散的Ni(II)中心在反应-再生循环中保持其局部结构。总的来说，该项工作对氧化铝负载镍催化剂的研究为深入了解PDH反应中镍中心的选择性和稳定性提供了依据。Insights into the Nature of Selective Nickel Sites on Ni/Al2O3 Catalysts for Propane Dehydrogenation. ACS Catalysis, 2022. DOI: 10.1021/acscatal.2c03240
