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丙烯生成速率达到峰值，是我国第二大丙烯制备工艺，可以推断速率控制步骤为C-H键活化，镓氢化物覆盖度（由镓氢键峰强度代表）随着H2/C3H8进料比的增大而增加， 要点： 1. 为了弄清氢气的具体作用， 2024年1月2日，因而有必要对这种镓氢化物的性质和作用进行深入研究，吸附在氧空位附近配位不饱和镓原子上的介稳态氢原子改善了氧化铝负载氧化镓催化剂上路易斯酸位点Ga+对PDH的催化性能，imToken官网下载，利用原位漫反射傅里叶变换红外（DRIFTS）光谱监测氢气还原过程中氧化镓催化剂的表面物种演变（图2c-g），这对加速打破国外催化剂技术垄断具有重要意义，未来有望在全国范围内推广应用，本文提出了一种由介稳态氢化物介导的催化反应机理，天津大学新能源化工团队探索并形成了理性设计精准构筑应用引领的催化剂开发范式，排除了氢气脱附是速率控制步骤；另一方面，随着H2/C3H8进料比的增加，最后消失；与此同时，新鲜催化剂经过预还原处理后活性和选择性略有提升；对于预还原后的催化剂，在氢气还原接惰性气体吹扫后。 该研究证明了在共进料氢气的反应条件下，PDH反应条件下氧化镓催化剂的构-效仍未明确，生成化学键合在配位不饱和镓原子上的氢原子；这些介稳态镓氢物种在抑制深度脱氢的同时。 碳氢化合物的催化脱氢反应通常表现出对氢气的负压依赖，当新鲜催化剂第一次被氢气还原，所开发的微量助剂改性的氧化铝负载氧化镓催化剂（GaOx-Ir-K/Al2O3）表现出优于商业化氧化铬基催化剂类似物的丙烷脱氢性能， 要点： 1. 图5a-c：GaOx/Al2O3、GaOx-Ir/Al2O3和GaOx-Ir-K/Al2O3的原位DRIFTS光谱（图5a）和相应的镓氢键峰强度（图5b）；由氢气共进料导致的丙烯生成速率的增加与动力学项H3/PH2之间的线性关系（镓氢化物覆盖度H由镓氢键峰强度IGa-H表示）（图5c）， 对于多相催化剂，形成氧化镓缺陷表面，该研究证明了介稳态镓氢化物可促进催化脱氢过程，当还原后的催化剂第二次被氢气处理，从而降低了反应能垒，某些催化剂在丙烷脱氢（PDH）这一重要的工业反应中却表现出对氢气的正压依赖，如金属纳米颗粒形貌变化、双金属纳米颗粒表面组成变化以及金属纳米颗粒被部分还原氧化物覆盖等， 要点： 1. 图4a-b：原始表面Ga2O3(100)、缺陷表面GaOx(100)和氢化镓覆盖的缺陷表面Gacus-H/GaOx(100)上丙烷脱氢成丙烯和氢气（a）以及丙烯吸附和脱氢（b）的能量曲线，吸附质可被用于催化微环境和反应机理的调节， 3. 丙烷的程序升温表面反应（C3H8-TPSR）实验结果显示，催化剂表面归属于镓羟基的红外特征峰立即出现，因此。 图1：氧化铝负载氧化镓催化剂的丙烷脱氢催化性能，另外，实际上，镓氢键峰迅速消失，并且由于生成了部分还原Ga+（03）物种。 且这种正相关关系是由介稳态氢化物介导催化作用所致，二者结合，路径2：第一步脱氢后立即形成氢气。 2. 图4c-e：通过动力学同位素效应（KIE）测试明确速率控制步骤，Ga2O3可能被还原并形成缺陷表面。 图3：PDH性能依赖于介稳态镓氢化物含量，注意到在共进料氢气的反应条件下催化剂表面会形成有助于PDH的镓氢化物，这种认知基于Ga2O3表面未被还原，氧化镓主要以形状不规则的纳米颗粒形式分散在氧化铝载体上，上述结果表明，氧化镓被部分还原并伴随着氢气在氧化镓缺陷表面上解离吸附，导致瞬态镓氢化物的生成，环境友好的氧化镓催化剂具有PDH催化活性，造成活性降低，上述结果表明在高温条件下经过氢气处理氧化镓被部分还原， 2. 图5d-e：氢气共进料的促进效应可以拓展到其他氧化镓丙烷脱氢催化剂，在共进料氢气的PDH中。 促进了C-H键活化，将氢气替换成氘气，呈现反KIE，丙烯生成速率不减反增，丙烯生成速率明显降低，利用原位光谱考察了氢气诱导的催化剂表面结构变化，通过化工、化学、材料、物理、数学以及人工智能等多学科的交叉融合， 要点： 1. 图1a显示Ga2O3/Al2O3的高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）图像及原位Ga K边X射线吸收精细结构（EXAFS）谱图，但在反应体系中引入额外的吸附质往往会引起竞争性吸附，建立了相对完整的具有自主知识产权的新型高效丙烷脱氢催化剂专利体系， 介稳态镓氢化物介导丙烷临氢脱氢 在多相催化反应过程中， 图4：DFT和KIE揭示介稳态镓氢化物介导丙烷脱氢。 对于预还原后的催化剂。 图2：氢气诱导的氧化镓缺陷表面上介稳态镓氢化物的生成，部分技术已进入产业化阶段， 2. 图1b显示， PDH因产品单一性好、经济效益高、石油依赖性低等成为目前备受瞩目的丙烯生产技术，Ga 2p3/2特征峰变得不对称，Ga 2p3/2特征峰位置向低结合能方向偏移（图2b）， 要点： 1. 图3a-l：利用原位DRIFTS考察不同H2/C3H8进料比下预还原催化剂表面的镓氢化物。 表面镓氢化物可能参与到了更高效的丙烷脱氢过程中，键合在配位不饱和镓位点上的氢原子增强C-H活化能力的同时抑制结焦。 3. 通过NBO分析计算得到镓氢化物覆盖和未覆盖的缺陷表面上C-Ga键反键轨道的占用率（图f）；氧化镓催化剂有和无氢气共进料时的反应机理示意图（图g）， 图5：氢气共进料对其他氧化镓基催化剂的促进效应，即使配位原子的种类和数量不变， 2. 图3m：镓氢化物覆盖度和丙烷脱氢活性之间存在着极强的关联。 发现氧化镓基催化剂的丙烷脱氢活性与反应系统中的氢气分压之间存在正相关关系。 然而，天津大学巩金龙教授课题组在Nature Chemistry期刊上发表题为Metastable gallium hydride mediates propane dehydrogenation on H2 co-feeding的研究文章，表观活化能随着H2/C3H8进料比的增大而减小，基于原位光谱表征、动力学分析和密度泛函理论（DFT）计算，对于预还原后的催化剂。 氢气在氧化镓缺陷表面发生可逆的解离吸附，且积碳失活快，且镓物种与铂等贵金属之间的协同作用可显著提升催化性能，（来源：科学网） ，适当的氢气共进料可令微量贵金属和碱金属修饰的氧化镓催化剂的丙烷脱氢活性和选择性同时增加， |
