科技日报记者 梁乐 通讯员 叶兴隆 罗佳庆
记者近日从中国石油大学（北京）克拉玛依校区（以下简称中石大克校区）获悉，该校工学院刘坚、宋卫余团队联合西班牙瓦伦西亚理工大学团队，在低碳烷烃脱氢研究领域取得重大突破。相关研究成果近期发表于国际顶级期刊《美国化学会志》上，为新疆烯烃生产提供了一条新型低碳路线，有望推动当地能源化工产业的绿色可持续发展。
据了解，随着页岩气革命和“双碳”目标的推进，低碳烷烃脱氢技术已成为定向生产烯烃的主流路线。新疆页岩气储量丰富，该技术的发展对当地资源开发和产业升级尤为重要。
此次研究中，中石大克校区为第一完成单位。研究创新性地揭示了一种气氛诱导活化策略，通过精准调控高硅Co-ZSM-5催化剂中Co位点的微环境，使得乙烷脱氢反应的初始转化率提高了三倍，且展现出优异的再生稳定性。研究团队利用原位光谱和元动力学模拟发现，0.50Co-Z5(340)中的Co²⁺位点会从骨架中脱离，并向邻近的Brønsted酸位点迁移，从而形成骨架关联的低价Coᵟ⁺物种。
机理研究进一步表明，该物种通过独特的氧化加成机制催化乙烷C–H键断裂，同时乙烯与H*耦合生成，这一直接路径极大地促进了C–H键活化和乙烯脱附，解释了CO预活化催化剂在乙烷脱氢反应中的卓越性能。
据悉，目前基于该研究开发的催化剂已实现百公斤级放大生产及成型，百吨级工业示范也正在稳步开展。这一成果不仅为新疆化学工程与技术学科建设增添了重要成果，也将有力提升新疆在化工、化学领域及相关科研创新平台的学术影响力。
中石大克校区相关负责人表示，此次论文的发表，标志着该校在低碳烷烃脱氢领域的研究成果获得国际顶尖学术认可。
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