Сочетание кислотного катализа и селективного окисления на MoO₃–Fe₂O₃ для окислительного дегидрирования пропана в режиме химического циклирования

Окислительно-восстановительные катализаторы играют важную роль в процессах окислительного дегидрирования в режиме химического циклирования, которые в последнее время рассматриваются как перспективный способ получения пропилена. В данной работе описано сочетание поверхностного кислотного катализа и селективного окисления решёточным кислородом на окислительно-восстановительных катализаторах MoO₃–Fe₂O₃ для повышения выхода пропилена. Атомарно диспергированные частицы Mo на γ-Fe₂O₃ формируют эффективные кислотные центры, способствующие превращению пропана. Кроме того, Mo способен регулировать активность решёточного кислорода, благодаря чему кислородные частицы, образующиеся при восстановлении γ-Fe₂O₃ до Fe₃O₄, участвуют в селективном окислительном дегидрировании, а не в переокислении, характерном для исходного γ-Fe₂O₃. Повышенная поверхностная кислотность в сочетании с оптимальной активностью решёточного кислорода приводит к увеличению скорости поверхностной реакции и умеренной скорости диффузии кислорода. В результате данная стратегия сочетания обеспечивает стабильные характеристики: конверсию пропана 49% и селективность по пропилену 90% на протяжении по меньшей мере 300 окислительно-восстановительных циклов, демонстрируя потенциальную стратегию создания более совершенных окислительно-восстановительных катализаторов.