大连理工大学开发负载型氧化硼实现丙烷低温高选择性氧化脱氢制丙烯

丙烷氧化脱氢制丙烯过程不受热力学限制，催化剂不易积炭，是节能高效的生产方式。目前丙烷氧化脱氢催化剂多为金属氧化物，应用中存在因深度氧化而导致的二氧化碳排放量大、烯烃选择性差等问题，难以满足工业需要。

大连理工大学的研究团队以前报道了氮化硼在烷烃氧化脱氢反应中具有优异的活性及烯烃选择性，并提出了边缘羟基化氮化硼中氧化的硼位点(B-OB-OH)是反应的活性区域，虽然在后续的报道中得以支持，但对硼基催化剂本征活性位点的认识仍有待加深。另外，尽管氮化硼催化剂在选择性生产烯烃方面具有优异的性能，但仍需要相对较高的反应温度(约530 ℃)。因此，制备具有低温高活性的催化剂，并深入了解硼基催化剂的活性机制，是丙烷氧化脱氢制丙烯技术的研究方向。

基于上述认识，该研究团队设计合成了介孔氧化硅负载的氧化硼催化剂(BOS)，实现了丙烷低温高选择性地氧化脱氢制丙烯，并探究了硼基催化剂的活性位点及反应机制。BOS催化剂在405 ℃即有催化活性，起活温度低。升温至450 ℃时，丙烷转化率达14.8%，丙烯选择性为73.3%，烯烃(乙烯+丙烯)选择性达87.4%，与氮化硼催化剂相比反应温度更低，并在30 h内丙烷转化率及烯烃选择性保持稳定。

核磁共振试验及理论计算结果表明，三配位的硼环及羟基化链状硼物种是催化烷烃氧化脱氢的活性位点，硼的亲氧性使其与烷氧基高度结合，抑制深度氧化，确保烯烃的高选择性。该研究成果已发表于美国化学会催化期刊上。

[中国石化有机原料科技情报中心站供稿]