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单原子合金丙烷脱氢催化剂的第一性原理设计

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科学2021年6月25日:
第372卷,6549期,1444-1447页
DOI:10.1126 / science.abg8389

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烷烃脱氢的铑原子

分散在金属氧化物上的铑的纳米粒子通常是烷烃脱氢的催化剂差,因为反应物与金属粘得过强。汉根等等。表明铜表面中的单铑原子的首次进行了第一原则计算应该是稳定的并且选择性丙烷转化为丙烯和氢气。嵌入铜(111)表面的单铑原子的模型研究表明,对丙烯和高抗性的表面碳的形成非常高的选择性,这将使催化剂失活。

科学,ABG8389,这个问题p。1444

摘要

异构催化剂的复杂性意味着难以进行新的催化材料的先验设计,但单原子合金催化剂的明确性质使得执行明确的理论建模和精确的表面科学实验是可行的。在此,我们报告了铑 - 铜(RHCU)单原子合金催化剂的理论LED发现,用于丙烷脱氢至丙烯。尽管通常不考虑Rh烷烃脱氢,但是第一原理计算显示Rh原子分散在Cu中并表现出低碳 - 氢键活化屏障。表面科学实验证实了这些预测,并在一起这些结果明智地设计了一种高活性,选择性和可抗易抗性的rhCu纳米颗粒催化剂,其能够实现低温非氧化丙烷脱氢。

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