本研究首次阐明了In₂O₃催化剂在乙烷氧化脱氢过程中的表面结构动态演变机制。在C₂H₆(g)/O₂(g)共进料条件下，催化剂表面经历“O_v-In₂O₃→O^*-In₂O₃→In₂O₃→O_v-In₂O₃”的循环转化过程。研究发现吸附态氧会抑制C₂H₄(g)的生成活性，且三种表面结构的催化活性均低于传统Pt催化剂。通过系统筛选17种金属掺杂In₂O3催化剂，发现Ni-In₂O3在873.15 K和0.2 bar条件下展现出最优异的催化性能：C2H₄(g)生成活性(logTOF=5.26s^-1)和选择性(99.47%)均显著优于工业Pt催化剂(logTOF=3.20s^-1, 93.42%)和Pt3Sn催化剂(logTOF=-1.96s^-1, 100.0%)。创新性地提出M-O键强度可作为M-In₂O3催化剂氧化脱氢活性的关键描述符。这一发现为理性设计和开发高效ODH催化剂提供了重要的理论指导。

文献标题：Ethane oxidative dehydrogenation over single-atom metal-doped In2O3 catalysts: Unraveling the roles of surface structure and doped metal in regulating catalytic performance

期刊：Applied Catalysis B

通讯作者：章日光，韩冰莹

第一作者：薛米风

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2025.125511

资助：国家科技重大专项（2024ZD0606500）、国家自然科学基金（U23A20132）、山西浙大新材料与化工研究院（2022SX-FR001）及山西省优秀青年科学基金（202103021221005）。