近日，中國科學技術大學曾杰教授課題組在高熵合金催化劑的設計制備領域取得重要進展。研究人員提出了一種基于合金化效應設計、制備用于丙烷脫氫的高熵合金催化劑的方法，使催化劑對丙烷脫氫反應展現出優異的催化性能，具有超高的丙烯生成速率。相關成果發表于《德國應用化學》雜志。
高熵合金因其巨大的組成空間、獨特的結構以及優異的穩定性，展現出優于傳統單金屬或二元合金的催化性能，成為多相催化領域的熱點材料。但傳統的高熵合金催化劑的篩選/設計策略限制了高效催化劑的探索。因此，急需發展合理的設計策略，推動高熵合金的合成及催化應用。
研究人員通過對鉑基二元合金體系的深入研究，發現銅、錫、金和鈀對鉑展現出稀釋、包覆、表面富集以及不均一效應。經金屬助劑的依次引入，他們逐步實現了對鉑物種的稀釋、孤立、表面富集以及高熵化穩定，最終制備得到表面富集孤立鉑位點的高熵合金催化劑。
催化研究表明，合金元素逐步引入帶來的結構變化對應地實現了丙烷脫氫催化選擇性、活性及穩定性的提升。所制備的高熵合金催化劑在550攝氏度常規測試條件下200小時內無明顯失活。此外，在354每小時的高空速條件下，所制備高熵合金催化劑在550攝氏度及600攝氏度下均展現出超高的丙烯生成速率。該研究為高熵合金設計制備提供新思路，有望加速催化劑的開發與研究。
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