鈷基催化劑逆襲！效能超越貴金屬的丙烯生產新王者

中國科學院大連化學物理研究所(DICP)的研究團隊在《自然催化》期刊發表了突破性成果。由肖建平教授領軍的團隊成功開發出新型鈷矽沸石催化劑CoS-1，這項創新技術不僅改寫了丙烯生產的遊戲規則，更可能徹底改變石化產業對貴金屬的依賴。

傳統丙烯生產主要依賴石油裂解，而丙烷脫氫(PDH)工藝雖能擺脫石油依賴，卻長期受制於鉑(Pt)等貴金屬催化劑的高成本問題。研究團隊透過水熱合成法開發的CoS-1催化劑，僅含四面體配位的鈷活性位點，每公斤催化劑每小時可產出9.7公斤丙烯，效能甚至超越工業級PtSn/Al2O3催化劑。

這項突破性技術的製程關鍵在於：研究人員先將鈷鹽、正矽酸四乙酯、四丙基氫氧化銨(TPAOH)、尿素和水製成凝膠，再於180°C下結晶。後續經過煅燒去除有機模板，並以80°C硝酸溶液洗滌三次去除多餘鈷離子，最終獲得的CoS-1催化劑僅保留穩定的四面體鈷活性位點。

研究團隊運用密度泛函理論計算和從頭算分子動力學模擬，揭開CoS-1高效能的秘密。他們發現，沸石骨架的靈活性可顯著降低孤立鈷位點的脫氫能障，這項熵效應使丙烷脫氫能障甚至低於Pt3Sn合金。雖然微觀動力學模擬顯示CoS-1在初始轉化率略低於Pt3Sn，但因其獨特的沸石通道結構能抑制焦炭形成，展現出優異的長期穩定性。

這項研究最令人振奮的發現是：沸石內部對丙烯的非鍵合吸附特性，使產品能快速脫附，大幅減少積碳現象。這意味著CoS-1催化劑不僅效能卓越，更解決了傳統催化劑易失活的痛點，為工業應用鋪平了道路。

這項突破性研究由周航、李歡等多位研究人員共同完成，已發表於2025年4月的《自然催化》期刊。此發現不僅為石化產業帶來更經濟、永續的解決方案，也為地球豐存金屬的催化應用開闢了新方向。