【催化】北京交通大学王熙教授课题组团队JACS：在BN纳米管中构建O-O新活性物种促进丙烷脱氢反应活性

导语

北京交通大学王熙教授团队报道了一种新型富氧物种的硼氧氮纳米管催化剂（BONNTs），其OPDH反应的催化性能远超现如今所有报道的钒基、钼基、碳基、硼基材料。此外，研究团队通过实验以及理论计算证明了B(OH)_xO_3-x和O-O物种为BONNTs催化活性位点。

王熙教授及团队简介

王熙，北京交通大学物理与工程学院教授，国家级海外人才计划入选者。2007于中科院过程所取得硕士，2010年于中科院化学所取得博士学位，2010年至2015年在日本NIMS工作，2015年10月起就职于北京交通大学。

研究领域是低碳烷烃高值利用。建立了“有效域设计策略—催化剂设计与可控制备—催化剂工程与工艺优化”的研究路线，并应用于抽余油芳构化和丙烷脱氢等。从活性中心解析和理论构建出发，原创提出指导催化剂精准设计的有效域设计策略；开发了高效Pt/Al₂O₃、稳定型Pt/KL的抽余油芳构化脱氢催化剂以及稳定型铬基等PDH脱氢催化剂，相关催化剂实现吨级放大及开展了10万吨级工业示范。主持科技部、基金委及中石化等项目。发表Nat. Nanotech.、JACS、Angew. Chem.、Adv. Mater.、Joule等SCI论文150余篇；被引15000余次、H因子60。应邀担任iScience（Cell子刊）编委和《纤维素科学与技术》副主编等。

前沿科研成果

在BN纳米管中构建O-O新活性物种促进丙烷脱氢反应活性

丙烯作为合成高附加值化学制品的原料，其需求量在与日俱增。而传统生产丙烯的石油气的蒸汽裂解方法存在着能耗高、丙烯收率低等缺点。相比之下，因为丙烷氧化脱氢（OPDH）技术有着原料利用率高并且经济效益较高等优势，其被研究人员所广泛关注。制备高效的OPDH催化剂成为了当今催化领域研究的重点。

近期，北京交通大学王熙教授团队报道了一种新型富氧物种的硼氧氮纳米管催化剂（BONNTs），其OPDH反应的催化性能远超现如今所有报道的钒基、钼基、碳基、硼基材料。此外，研究团队通过实验以及理论计算证明了B(OH)_xO_3-x和O-O物种为BONNTs催化活性位点。本文要点如下：

（1）BONNTs催化剂优异的性能来源于其BO₃以及O-O含氧物种。通过测试证明其在525 °C下显示出48.6%的烯烃产率和64.4%的丙烷转化率，是目前性能最优的OPDH催化剂。

（2）该催化剂具有良好的耐用性，处于反应中150小时依然保持其活性。

相关成果以“Engineering O-O Species in Boron Nitrous Nanotubes Increases Olefins for Propane Oxidative Dehydrogenation”为标题发表在国际顶级化学期刊J. Am. Chem. Soc.上（DOI: 10.1021/jacs.1c13563）。该论文的第一作者是北京交通大学博士研究生李盼盼和天津大学博士生张雪静、王静楠，通讯作者为该学院王熙教授。

（图片来源：J. Am. Chem. Soc.）

论文信息：

Engineering O–O Species in Boron Nitrous Nanotubes Increases Olefins for Propane Oxidative Dehydrogenation

Panpan Li, Xuejing Zhang, Jingnan Wang, Yanming Xue, Yongbin Yao, Shanshan Chai, Bo Zhou, XiWang*, Nanfeng Zheng, Jiannian Yao

J. Am. Chem. Soc. 2022, DOI: 10.1021/jacs.1c13563