祝贺课题组李颖的论文：Utilizing selective hydrogen combustion catalyst for efficient and highly-selective ethane dehydrogenation被国际燃烧学会主办的燃烧领域国际知名期刊《Proceedings of the Combustion Institute》收录。赵海波教授为通讯作者，博士生李颖为第一作者。

乙烯作为全球产量最高的有机化工原料，其需求缺口在全球范围内持续扩大。传统的高温裂解工艺（石脑油及乙烷蒸汽裂解）存在能耗高、积碳严重、碳排放量大等缺点，已无法满足市场要求和低碳经济发展。化学链氧化脱氢（CL-ODH）通过氧载体在燃料反应器和空气反应器之间的还原和再生，利用氧载体中的晶格氧代替分子氧，实现乙烷裂解及H₂的高选择性氧化。目前大部分研究中，用于CL-ODH的氧载体需要通过一步催化乙烷生成乙烯和水，即该氧载体必须同时担任催化剂（C-H活化）和反应物（晶格氧供给）的角色，难以同时实现高活性及高选择性的平衡。

化学链氧化脱氢过程可以通过热裂解或催化脱氢与选择性烧氢相结合来实现，优异的选择性烧氢催化剂有利于烯烃的强化生产。以氧化铋、氧化钨及氧化铟负载的铈锆固溶体为研究对象，探究了乙烷催化脱氢和烧氢串联制乙烯过程中烧氢催化剂的选择性烧氢性能以及反应机理。在含有H2和C2H4的模拟C2H6脱氢的气流中，含钨样品具有良好的烧氢选择性，但由于其携氧能力较低，因此对氢气的反应活性较低。在含有H₂和C₂H₄的模拟C₂H₆脱氢的气流中，含铟样品由于表面有分离的In₂O₃颗粒，因此更容易与C₂H₄而不是H₂发生反应。

图1 氧化还原催化剂在不同温度时的烧氢性能

含铋样品（Bi-CZ）在600 ℃以下可达到100%的H₂选择性，在650 ℃和700 ℃下的烧氢选择性可分别达到92.06%和80.08%。由于具有更高的携氧能力，它能够在3分钟内实现100%的峰值H₂转化率，因此最有利于推动反应的正向进行，促进乙烯的生成。含铋样品在30个氧化还原循环中具有优异的循环稳定性，循环反应结束后，氧化铋颗粒仍然紧密地锚定在载体上。这是由于氧化铋与铈锆固溶体具有相似的晶体结构，因此具有很强的载体效应。该工作将为化学链脱氢耦合烧氢提供理论指导，有助于解决CL-ODH过程中乙烷转化率与乙烯选择性的“跷跷板效应”。

图2 Bi-CZ的氧化还原循环稳定性

本工作受到国家自然科学基金项目(52025063)资助。

文章完整信息：

Li Y, Zheng C, Qiu L, et al. Utilizing selective hydrogen combustion catalyst for efficient and highly-selective ethane dehydrogenation[J]. Proceedings of the Combustion Institute, 2024, 40(1-4): 105486.

全文链接：

https://doi.org/10.1016/j.proci.2024.105486