DOI:10.1016/s1872-2067(21)63809-3

研制出具有高活性和高选择性的硼基催化剂用于烷烃氧化脱氢（ODH）制烯烃具有重要意义。在本文中，研究者通过静电纺丝法合成了直径为100-150nm的多孔硼掺杂二氧化硅纳米纤维（PBSNs），并对其催化性能进行了评估。静电纺丝合成的催化剂保证了硼物种在开放的二氧化硅纤维骨架上的均匀分散和稳定性。具有开孔结构的一维纳米纤维不仅防止了扩散限制，而且保证了烷烃ODH在高时空速（WHSV）下的高催化活性。与其他负载型氧化硼催化剂相比，PBSN催化剂具有更高的烯烃选择性和稳定性。二氧化硅负载硼催化剂中Si-OH基团的存在可能会使丙烷ODH过程中丙烯选择性降低。当乙烷的ODH转化率达到44.3％时，乙烯的选择性和产率分别为84％和44.2％gcat-1 s-1。在丙烷ODH过程中，烯烃的转化率和选择性以及丙烯的产率分别为19.2％、90％和76.6μmol gcat-1 s-1。在84.6h-1的高WHSV下运行20h期间，转化率和产物选择性没有发生明显变化。瞬态分析和动力学实验表明在ODH反应过程中O2的活化受到烷烃的影响。

图1.PBSN-3催化剂的SEM图像（a，b），TEM图像（c）和STEM-EDX图（d）。

图2.PBSN催化剂的结构表征。（a）N2吸附等温线；（b）孔径分布；（c）XRD图谱；（d）FTIR光谱。

图3.PBSN-3催化剂上轻质烷烃的ODH。（a）乙烷转化率和产物选择性随反应温度的变化；（b）乙烷在PBSN-3和B2O3/凝胶催化剂上的稳定性试验，初始转化率相似；（c）丙烷转化率和产物选择性随反应温度的变化；（d）丙烷在545℃下的稳定性试验；气体进料，16.7vol％C2H6，25vol％O2和N2平衡；C2H6的WHSV，12.8h-1；25vol％C3H8，25vol％O2和N2平衡；C3H8的WHSV，84.6h-1。

图4.PBSN-3和B2O3/凝胶催化剂上丙烯选择性对丙烷转化率的依赖性。反应条件：25vol％C3H8，25vol％O2，N2平衡；520℃，C3H8的WHSV，16.9-169.2h-1。

图5.用过的PBSN-3催化剂的SEM（a,b）和TEM（c,d）图像。

图6.借助14.1T磁体获取新鲜（a）和用过的（b）PBSN-3催化剂的11B MAS NMR光谱。

图7.600℃下将（a）C2H6和（b）C2H6/O2脉冲到PBSN-3催化剂上时H2O和C2H4物质的质谱图。

图8.在PBSN-3催化剂上，轻质烷烃和氧气的分压对ODH反应中烷烃消耗率的影响（a和b为乙烷，c和d为丙烷）。反应条件：气体进料，（a）0.7vol％-12.6vol％C2H6和25vol％O2，（b）4.6vol％-14.1vol％O2和16.7vol％C2H6，（c）1.8vol％-16.7vol％C3H8和25vol％O2，（d）1.8vol％-16.7vol％O2和25vol％C3H8，N2平衡；温度（a,b）540℃和（c,d）590℃。