​大化所JACS: 乙烯选择性接近100%！具有In原子分散位点的主族催化剂用于高效氧化脱氢

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本文制备了一种主族氧化铟催化剂，该催化剂具有原子分散的In位点，以实现高效催化氧化脱氢。

​大化所JACS: 乙烯选择性接近100%！具有In原子分散位点的主族催化剂用于高效氧化脱氢
众所周知，过渡金属氧化物是优异的氧化脱氢催化剂，因为它们具有出色的烷烃活化能力。然而，由于烯烃比烷烃更具反应性，因此它们的烯烃产率较差，这掩盖了催化剂的优点。
基于此，中科院大连化物所王晓东和田鸣等制备了一种主族氧化铟催化剂，该催化剂具有原子分散的In位点，以实现高效催化氧化脱氢。
​大化所JACS: 乙烯选择性接近100%！具有In原子分散位点的主族催化剂用于高效氧化脱氢
​大化所JACS: 乙烯选择性接近100%！具有In原子分散位点的主族催化剂用于高效氧化脱氢
在该项工作中，研究人员通过取代HY超级笼中的布朗斯台德酸位(BAS)的质子锚定，使得其乙烯产率高达60%，远远超过大多数迄今为止报道的过渡金属氧化物的乙烯产率。
实验和理论表征结果表明，具有[InOH]2+局部结构的单原子被确定为能够激活乙烷的活性位点，并且通过In2O3的选择性氢氧化形成的H2O可以维持孤立的[InOH]2+位点纳米粒子。
​大化所JACS: 乙烯选择性接近100%！具有In原子分散位点的主族催化剂用于高效氧化脱氢
因此，所制备的具有活性In单原子的选择性主族氧化铟催化剂实现了高效氧化脱氢，其在乙烷转化率为80%的条件下表现出80%的乙烯选择性，并且由于活性分离的[InOH]2+位点和选择性In2O3纳米颗粒的存在，实现了60%的乙烯收率，优于最先进的过渡金属氧化物催化剂。总的来说，这项研究证明了利用主族元素进行催化反应的可能性，并且为更合理地设计高效选择性氧化催化催化剂提供了策略。
Main-Group Catalysts with Atomically Dispersed In Sites for Highly Efficient Oxidative Dehydrogenation. Journal of the American Chemical Society, 2022. DOI: 10.1021/jacs.2c04926
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