Можно ли запустить превращение пропана в пропилен практически при комнатной температуре?

Промышленная дегидрогенизация пропана (PDH) всегда считалась крайне энергоемким процессом: для эффективного превращения пропана в пропилен требуются температуры выше 600°C. Такие высокие температуры вызывают быстрый износ катализаторов, их спекание и образование кокса, что осложняет эксплуатацию и увеличивает стоимость. Возможность проведения PDH при низких температурах долгое время оставалась недостижимой целью для катализа.
Можно ли запустить превращение пропана в пропилен практически при комнатной температуре?
Изображение носит иллюстративный характер

Недавнее исследование, опубликованное в журнале Nature Chemistry группой учёных под руководством профессоров Чжан Тао и Ван Айцин (Институт химической физики Далянь, Китайская академия наук) при участии профессора Гао И (Шанхайский институт перспективных исследований, КАН), продемонстрировало принципиально новый подход к дегидрогенизации пропана. Учёные разработали реакцию, катализируемую водой, с использованием катализатора на основе одиночных атомов меди (Cu1/TiO2).

Ключевой инновацией стало совмещение фототермического катализа и уникального катализатора — одиночные атомы меди, нанесённые на диоксид титана. Реакция проходит в атмосфере водяного пара при температуре 50–80°C, то есть почти при комнатных условиях. В качестве реактора использовался проточный фиксированный слой, при этом максимальная скорость реакции достигла 1201 мкмоль/(г катализатора·ч), что сопоставимо с традиционными высокотемпературными процессами.

Механизм процесса радикально отличается от классической дегидрогенизации. Одиночные атомы меди на поверхности TiO2 под действием света инициируют фотокаталитическое расщепление воды с образованием водорода и гидроксильных радикалов. Гидроксильные радикалы адсорбируются на катализаторе и отрывают атом водорода от молекулы пропана, превращая его в пропилен, а затем вновь восстанавливаясь в воду. При этом вода выступает истинным катализатором и не расходуется по ходу реакции. Для функционирования процесса необходимы сразу три компонента: одиночные атомы меди, водяной пар и свет.

Учёные также доказали универсальность метода: аналогичный подход применим для дегидрогенизации других лёгких алканов, таких как этан и бутан. Важно, что реакция может быть непосредственно запущена под действием солнечного света, без дополнительного нагрева, используя тот же катализатор Cu1/TiO2.

Такой подход способен стать основой для перехода от традиционных энергоёмких процессов к новым солнечно-энергетическим технологиям химического производства. Возможность проведения ранее высокотемпературных реакций при помощи солнечной энергии — это снижение затрат и уменьшение выбросов и расширение возможностей химической промышленности.

Профессор Лю Сяоян, один из руководителей работы, подчёркивает: «Наше исследование не только открывает новый путь для дегидрогенизации пропана, но и закладывает фундамент для проведения высокотемпературных реакций, управляемых солнечной энергией».


Новое на сайте

20868Уязвимости Plex открыли путь майнерам и Linux-бэкдору 20867Взлом OpenCode Console: под угрозой могли оказаться ключи OpenAI, Anthropic и Google 20866Rank Math PRO: заражённое обновление оставило на сайтах самовосстанавливающийся бэкдор 20865Как исследовательские модели OpenAI обходили ограничения и присваивали чужие данные 20864Атака на BeyondTrust: шпионская группа получила доступ к серверам поддержки 20863Как пакет imgdecode превращает npm-зависимость в загрузчик вредоносного кода? 20862Как PEERSTITCH обходит проверки VPN-сессий FortiOS? 20861Что происходит, когда ИИ-агент выходит за пределы тестовой среды? 20860Как 37-летняя ошибка открыла путь к root в OpenBSD 7.9? 20859ИИ-модели для SOC: точный ответ зависит от улик 20858Как одна учётная запись ConnectWise открыла доступ к 173 арендаторам Microsoft 365? 20857Пять минут до заражения: как подменили обновления AOMEI Backupper 20856Ловушка под видом регистрации: как UAT-11985 крадёт аккаунты Google 20855Может ли виртуальная машина прочитать память хоста? 20854Как дешёвые Android-смартфоны превращаются в чужие прокси?
Ссылка