记者昨天从中国科学院金属研究所获悉，该所沈阳材料科学国家（联合）实验室催化材料研究部等科研单位，借助在纳米金刚石表面上高度弯曲的氧掺杂石墨烯活性结构，在无氧、无水蒸气保护的低温条件下实现了乙苯直接脱氢制取苯乙烯，其催化活性约为工业氧化铁催化剂的3倍。
    此项成果将在乙苯脱氢工业领域具有良好的应用前景。研究人员首次使用了非金属材料催化直接脱氢反应，利用先进的原位表征手段在非金属催化反应机理、活性位结构和反应中间体等关键科学问题上取得了重要突破，为非金属催化方向的深入发展和乙苯脱氢传统产业的技术升级提供了重要参考。
    据介绍，积碳一直是困扰烷烃转化工业的关键问题。传统催化剂以金属及其氧化物为活性组分，反应物烷烃分子在活化的同时也不可避免地形成碳沉积物，最终导致催化剂活性流失。传统的解决方法是添加碱金属、稀土金属氧化物等助剂适当延缓失活过程，或者引入大量水蒸气进行原位消碳以保护活性中心，迫切需要开发新一代节能、清洁、高效的烷烃脱氢催化材料。
    沈阳材料科学国家（联合）实验室催化材料研究部与德国FritzHaber研究所、中科院长春应化所、克罗地亚研究人员合作发现，纳米金刚石表面碳原子在较大的表面曲率作用下发生部分石墨化，形成了独特的“金刚石-石墨烯”的核壳纳米结构。他们在无水蒸气保护的直接脱氢反应条件下，对纳米金刚石和典型工业氧化铁催化剂的活性和稳定性进行了考察。结果表明，反应开始5小时后，氧化铁催化剂上转化率由20.2%迅速降低至7.1%，而纳米金刚石上转化率则在120小时内高于20.5%，苯乙烯选择性高达97.3%。反应后，氧化铁上发生严重积碳，而纳米金刚石的表面结构则没有明显变化。