羰基化石墨片催化丙烷氧化脱氢制丙烯

摘要： 以资源丰富的石墨片为原材料, 通过简单的气相氧化处理制得羰基化石墨片, 并发现羰基化石墨片可以高选择性催化丙烷氧化脱氢制丙烯: 当丙烷转化率为12.4%时, 丙烯的选择性高达73.9%, 且副产物乙烯的选择性为13%。羰基化石墨片优良的烯烃选择性远超利用相同气相氧化处理的碳管, 并且可以媲美目前催化性能最优的六方氮化硼材料。催化剂具有良好的稳定性, 在505 ℃的反应温度下, 经过48 h的氧化脱氢反应测试后, 催化剂性能无明显的衰减。多种表征技术表明: 气相氧化处理不会破坏石墨片的结构, 且保留了石墨自身的高温抗氧化性, 而经过气相氧化处理羰基官能团的比例大幅度提高, 羰基作为活性位与丙烷中的氢原子发生反应, 自身形成羟基而丙烷则转换为丙烯, 羟基在高温下与氧原子反应生成为羰基, 从而完成催化剂的重生, 继续下一个循环。这种发生在催化剂表面的可控催化方式, 保证了丙烷氧化脱氢过程中选择性生成丙烯, 避免了深度氧化。另外, 石墨材料的来源广泛, 成本低, 作为催化剂可以极大地推动丙烷氧化脱氢的工业化。