福州大学化工学院、氟氮化工新材料全国重点实验室鲍晓军教授、朱海波教授团队联合清源创新实验室、中石化（上海）石油化工研究院有限公司、上海高等研究院（上海光源）等单位在“丙烷脱氢催化剂”研究方面取得重大进展，于2025年4月11日以“FirstRelease”形式在世界顶级学术期刊Science上发表了题为“A self-regenerating Pt/Ge-MFI zeolite for propane dehydrogenation with high endurance”的研究论文（doi:10.1126/science.adu6907）。福州大学博士研究生洪惠真为该篇论文第一作者，鲍晓军教授、朱海波教授为通讯作者。这是我院首次以第一单位在Science上发表研究论文。

页岩气革命和“双碳”战略推动了丙烷脱氢（PDH）技术的迅猛发展，使其成为定向生产丙烯的主流路线。负载型Pt团簇是PDH技术的主流催化剂。然而，Pt团簇在苛刻服役工况下极易发生烧结失活，为此工业上必须频繁地在氧-氯混合气氛中通过氯诱导Pt颗粒再分散，同时烧除积炭，以恢复其催化活性。这不仅导致设备腐蚀和含氯污染物生成，还会产生大量的碳排放。因此，创制无氯条件下可再生的Pt基催化剂，一直是催化科学与技术领域关注的重大课题。

该研究团队发现，Ge-分子筛负载的Pt催化剂具有独特的环境适应能力：在PDH反应的还原气氛中，Pt₁单原子组装为Pt₈团簇；而在高温氧化气氛中，Pt₈团簇又可逆地转变为Pt₁单原子。研究进一步表明，Ge-分子筛在氧化气氛中具有奇特的“捕获”Pt的能力，被捕获的Pt在Ge-分子筛上发生逆Ostwald熟化，进而自发分散成Pt₁单原子。研究团队据此提出了一种简单、高效的PDH催化剂制备方法，即将Ge-分子筛与Pt的任意前驱体（包括金属Pt粉、H₂PtCl₆盐）混合物进行高温处理，即可制备出高耐久性、可自再生的Pt/Ge-分子筛PDH催化剂。该催化剂在“脱氢反应-烧炭再生”循环中表现出“Pt₈团簇⇌Pt₁单原子”动态可逆转化。尤为重要的是，其在800 °C氧化环境中连续处理长达10天后催化剂孔道内的Pt物种依然保持稳定，首次实现了在无氯氧化气氛中超百次的完全再生。

Pt/Ge-分子筛在丙烷脱氢反应中的超百次完全再生（上图）

自发分散制备和自我再生机理（下图）

科研团队介绍

能源与材料化工团队主要从事能源催化转化与存储方面的研发工作，尤其在清洁汽油生产技术和能源化工催化材料研制方面做出了创新性成果。团队现有30余名成员，其中国家级人才4人、省级人才2人。2020年“催化裂化汽油超深度加氢脱硫-烯烃分段调控转化成套技术”项目获国家科技进步二等奖（第一排名）；2022年“以天然硅铝矿物为原料的分子筛绿色合成方法”项目获2022年度中国化工学会科学技术奖“基础研究成果奖”一等奖（第一排名）；2023年获得福建省“最美科技工作者团队”荣誉称号。团队针对我国汽油质量升级各阶段面临的技术难题，研发出用于国IV/V/VI汽油生产的三代成套技术，支撑了我国汽油质量的持续快速升级和“大气污染防治行动计划”的顺利实施。团队近年来又开创了以天然硅铝矿物为原料创制分子筛的低碳合成技术，并拓展分子筛在烟气脱硝、低碳烷烃脱氢、VOCs处理、CO低温燃烧、生物质高效转化以及能源储存领域的应用。

鲍晓军，福州大学化工学院教授，博士生导师。兼任中国化工学会理事、中国颗粒学会理事。获2015年国家科技进步二等奖、2015年中国石油和化学工业联合会技术发明一等奖、2020年国家科技进步二等奖、2022年中国化工学会基础研究成果一等奖。两次担任973项目首席科学家，入选国家杰青和全国杰出专业技术人才。迄今为止，获授权中国发明专利128件、国际专利10件；发表论文200余篇，出版著作6部。

朱海波，福州大学教授、博士生导师。2009年毕业于上海交通大学（导师谢在库院士）；2009-2010年在法国CPE-LYON从事博士后（合作导师Jean-Marie Basset院士）；2010-2016年在沙特KAUST从事博士后、研究科学家工作。2016年入职福州大学，加入鲍晓军教授团队，从事高性能催化材料、绿色催化过程的研究。先后主持国家自然科学基金项目4项、重点研发计划课题1项、其他项目3项。获得福建省闽江学者、福建省“雏鹰计划”青年拔尖人才的支持。发表论文60余篇、申请专利20余件，出版专著1部、作为参与人获2022年度中国化工学会科学技术奖“基础研究成果奖”一等奖。