烷烃脱氢是制备烯烃的重要路径，有鉴于此，加州大学伯克利分校Enrique Iglesia教授等报道研究ZrO₂粉末表面具有优异反应活性的Lewis酸碱对（LAB）位点用于C₂-C₄烷烃脱氢，以及通过化学方法去除强结合的H₂O和CO₂（而不是在高温下处理），从而避免高温脱附和ZrO₂烧结伴随的活性位点损失。

本文要点

（1）

通过DFT计算中间体和过渡态的能量，并且与动力学分析和同位素标记及逆行结合，发现所有的烷烃的端位点C-H键活化在Zr-O LAB（Lewis酸碱对）位点具有合适的活化能能垒（84 kJ mol^-1）。

（2）

烷基碳负离子的β-H消除生成烯烃并且脱附反应比切断C-C化学键（100 kJ mol^-1）在能量上更容易进行。因此在700-900 K温度区间能够实现非常高的脱氢催化选择性（>98 %）。随后一对质子-负氢非常容易结合，随后完成脱氢催化反应的一个循环。这项研究为发展高活性和高选择性的LAB催化剂，以及发现特定化学处理让其表现优异催化活性，通过这种方式能够产生超过有毒催化剂（Cr）或价格昂贵（Pt）催化剂的性能。

参考文献

Nicholas R. Jaegers, Vardan Danghyan, Junnan Shangguan, Carlos Lizandara-Pueyo, Prashant Deshlahra, and Enrique Iglesia*, Heterolytic C–H Activation Routes in Catalytic Dehydrogenation of Light Alkanes on Lewis Acid–Base Pairs at ZrO₂ Surfaces, J. Am. Chem. Soc. 2024

DOI: 10.1021/jacs.4c07766

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c07766