Accounts of Materials Research发表简明扼要的个人述评文章,聚焦于作者自己在某一材料科学分支内相关基础、应用或工程研究领域内的研究,并以此为基础进行二次创作,与读者分享自己的原创工作、独到见解与研究心得。
9月14日,Accounts of Materials Research首批三篇论文在线出版,我们特别对作者之一的巩金龙教授进行了专访,请他介绍他在Accounts of Materials Research上讲述的研究故事以及发表Account文章的心得体会。
从左至右:陈赛,巩金龙,孙国栋,裴春雷
作者简介:
1. 请您简要描述一下这篇Account所介绍的研究及其重要意义。
丙烷脱氢制丙烯(即Propane Dehydrogenation,英文简称为PDH)是一种在催化剂的作用下,以丙烷替代各种馏分油为原料来集中生产丙烯的工艺路线,也是目前市场占有率增长最快、最具前景的丙烯生产新技术。然而,PDH是一个强吸热、分子数增加的可逆反应过程,高温等操作条件(一般在500℃以上)严重限制了丙烯选择性和催化剂稳定性。天津大学新能源化工团队针对丙烷脱氢反应丙烯中间体吸附过强、催化剂失活的问题,通过系统性地对金属和氧化物纳米结构催化剂的精准设计与构建,实现了对丙烷C-H键的高效选择性活化和反应动力学的精准调变。
在这篇Account中,我们提炼出PDH反应的热力学和动力学的一般性原理,并以此为催化剂结构的设计依据,概括性地提出了金属和氧化物纳米结构催化剂几何和电子状态对反应性能的影响规律,以及助剂、载体、气氛处理等因素对催化剂的调控策略。通过无序/有序金属间合金、单原子合金、core-shell结构、SMSI(金属-载体强相互作用)等合理构建,实现了金属活性位点几何分散和电子状态的调变,有效提升了丙烯选择性,并抑制了其积碳和/或烧结失活。金属氧化物作为可替代型非贵金属催化剂,受限于C-H活化能力较低、还原失活等问题,通过异种掺杂、缺陷工程、表面金属有机化学(SOMC)等体相和表面结构诱导策略,显著降低了C-H活化势垒和失活速率。此外,我们对丙烷脱氢催化剂未来发展前景进行了展望,指出通过对纳米结构催化剂的精准设计来调变C-H活化方式和反应中间体吸附,是实现丙烷高效、选择性脱氢的关键,有望为低碳烷烃活化直接制取化学品提供新的思路。
2. 能否分享一下您选择Accounts of Materials Research的理由?
Accounts of Materials Research (《材料研究述评》) 是上海科技大学与美国化学会出版社首个出版方面的合作,旨在为全球科研人员提供高质量的交流平台。该刊独特的风格和极高的出版标准将很好地服务于快速增长的材料研究群体,是向读者系统介绍我们课题组研究工作的有利媒介。创刊主编黄嘉兴教授和编委会对该刊的高端定位,编辑和出版团队提供的高效专业的审稿和出版服务,以及面向全球的宣传推广也是我们选择这本期刊的原因,我们很高兴能够成为首期文章的作者。
3. 您理解中的Account应该是什么样的?和一般的综述文章有何不同?
Account主要发表简明扼要的评论性综述文章,概述材料科学和工程各领域的基础和应用研究。这些简短的综述主要聚焦于作者自己的研究,向读者介绍系统的研究脉络。不同于其它综述期刊通常评述某一领域的研究进展,能够应邀在Accounts of Materials Research上撰写论文,是受邀者的研究工作具有系统性和国际影响力的里程碑式标志。
4.有任何想与读者们分享的研究故事和花絮吗?
随着丙烯需求的增长和装置规模的扩大,丙烷催化脱氢技术成为业内关注的焦点。目前国内已经投产的丙烷脱氢项目所用催化剂和工艺几乎采用国外技术,建立自主知识产权的国产化体系具有重要的战略意义。“谁掌握了更高效的催化剂,谁就掌握了烯烃工业的未来” ,我们聚焦于新型丙烷脱氢催化剂和化学链氧化脱氢新工艺的开发,通过自主研发建立系统的知识产权体系和工业过程,努力为我国在化工行业的发展和转变做出自己的贡献。
扫码阅读巩金龙教授关于丙烷脱氢结构化催化剂的精彩Account文章:
接下来Accounts of Materials Research 的首期重磅文章将陆续上线,并于2020年10月集结出版,免费开放阅读至2021年12月31日,敬请大家关注。
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