乙烷脱氢（EDH）生产乙烯需要较高温度才能获得较高的乙烯产量，但高温会导致焦炭形成和催化剂失活。本文采用了一种活性位点隔离策略，以抑制 15 种金属单原子金属/石墨化氮化碳催化剂（M/g-CN -catalysts）的副反应和焦炭形成。密度泛函理论（DFT）计算完全描述了乙烷脱氢反应网络。为了评估催化剂在现实条件下的催化性能，我们进行了原子动力学蒙特卡洛模拟。经筛选，Co/g-C₃N₄、Rh/g-C₃N₄和 Ni/g-C₃N₄ 催化剂表现出较高的 C₂H₄(g)形成活性和接近或等于100% 的C₂H₄(g)选择性。此外，还提出了一个简单的描述指标，即 C₂H₅·脱氢生成C₂H₄·的反应能量，用于定量、快速评估 C₂H₄(g)生成活性。本研究为高效设计和开发用于烷烃选择性脱氢的高性能单原子催化剂奠定了坚实的基础。

文章标题：Ethane dehydrogenation over the g-C₃N₄ supported metal single-atom catalysts to enhance reactivity and coking-resistance ability

期刊：Nano Research

通讯作者：章日光教授、王宝俊教授

第一作者：张源

文章链接：https://doi.org/10.1007/s12274-022-5187-4

资助：国家重点研发计划（2021YFA1502804）、国家自然科学基金（No. 22078221和21776193）和山西省杰出青年科学基金（No. 202103021221005）