行业背景与市场 - 丙烯是关键化工基础原料，被誉为石化工业的“基石” [1] - 全球通过丙烷脱氢工艺生产的丙烯市场规模达数百亿美元，是该领域增长最快的路线之一 [1] 现有技术挑战 - 当前工业装置主要采用铂基和铬基两类传统催化剂 [1] - 催化剂在550-650℃的高温反应中面临“积碳覆盖”与“烧结团聚”两大核心挑战，导致失活 [1] - 催化剂的性能直接决定装置连续运行时间和生产效率，是影响经济效益的关键 [1] - 单原子催化剂虽能降低积碳并提升贵金属利用效率，但高温下易因“烧结团聚”而失活 [2] 技术突破与核心设计 - 研究团队成功研制出锗取代沸石封装铱单原子催化剂 [1] - 该催化剂在国际上首次实现了铱单原子在丙烷脱氢反应中超过800小时的超长稳定运行 [2] - 研究采用了“刚柔并济”的设计策略 [2] - “刚性”部分：在纯硅沸石骨架中掺入锗原子，形成牢固“锚桩”，通过强化学键将铱单原子锁定，防止高温迁移团聚 [2] - “柔性”部分：反应中丙烷分子与催化剂动态作用，“诱导”生成富含电子的低氧化态铱活性中心，高效切断丙烷C-H键 [2] - 该设计使催化剂在严苛条件下既能保持结构稳定，又能展现超高活性，并具备优异的选择性与抗积碳性 [2][3] 应用潜力与影响 - 催化剂适配性强，其“超长单程运行”特性可大幅降低现有工业装置的停车再生频率 [3] - 该特性有助于显著提升生产连续性与运行效率 [3] - 依托其卓越的催化性能，有望推动新一代高效率、低能耗丙烷脱氢装置的研发与设计 [3]