Antiexfoliating h-BN⊃In2O3 Catalyst for Oxidative Dehydrogenation of Propane in a High-Temperature and Water-Rich Environment

脱氢 化学 催化作用 氮化硼 丙烷 化学工程 氧化物 选择性 覆盖层 烯烃纤维 石油化工 化学气相沉积 物理化学 有机化学 工程类
作者
Lei Cao,Pu Yan,Sheng Wen,Wenda Bao,Yilan Jiang,Qing Zhang,Na Yu,Yue Zhang,Kecheng Cao,Pengcheng Dai,Jin Xie
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:145 (11): 6184-6193 被引量:14
标识
DOI:10.1021/jacs.2c12136
摘要

Hexagonal boron nitride (h-BN) is regarded as one of the most efficient catalysts for oxidative dehydrogenation of propane (ODHP) with high olefin selectivity and productivity. However, the loss of the boron component under a high concentration of water vapor and high temperature seriously hinders its further development. How to make h-BN a stable ODHP catalyst is one of the biggest scientific challenges at present. Herein, we construct h-BN⊃xIn2O3 composite catalysts through the atomic layer deposition (ALD) process. After high-temperature treatment in ODHP reaction conditions, the In2O3 nanoparticles (NPs) are dispersed on the edge of h-BN and observed to be encapsulated by ultrathin boron oxide (BOx) overlayer. A novel strong metal oxide–support interaction (SMOSI) effect between In2O3 NPs and h-BN is observed for the first time. The material characterization reveals that the SMOSI not only improves the interlayer force between h-BN layers with a pinning model but also reduces the affinity of the B–N bond toward O• for inhibiting oxidative cutting of h-BN into fragments at a high temperature and water-rich environment. With the pinning effect of the SMOSI, the catalytic stability of h-BN⊃70In2O3 has been extended nearly five times than that of pristine h-BN, and the intrinsic olefin selectivity/productivity of h-BN is well maintained.
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