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福州大學(xué)化工學(xué)院、氟氮化工新材料全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室鮑曉軍教授、朱海波教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合清源創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)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）等單位在“丙烷脫氫催化劑"研究方面取得重大進(jìn)展，發(fā)表了題為“A self-regenerating Pt/Ge-MFI zeolite for propane dehydrogenation with high endurance"的研究論文。

該研究揭示了一種用于丙烷脫氫（PDH）的自我再生Pt/Ge-MFI沸石催化劑，具有高耐久性和出色的抗燒結(jié)性能。

在工業(yè)催化劑應(yīng)用中，貴金屬簇催化劑通常在還原和氧化氣氛之間頻繁切換，導(dǎo)致催化劑結(jié)構(gòu)發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的變化，從而導(dǎo)致失活。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，鉑（Pt）前驅(qū)物能夠自發(fā)分散在鍺-MFI（Ge-MFI）沸石中，形成自我再生的Pt/Ge-MFI催化劑。這些催化劑在還原反應(yīng)和氧化再生條件下能夠在Pt簇和Pt單原子之間可逆轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)自我再生。研究表明，這些催化劑在丙烷脫氫反應(yīng)中能夠經(jīng)歷110個(gè)反應(yīng)和再生循環(huán)，且在空氣中800°C環(huán)境下連續(xù)使用10天仍然具有抗燒結(jié)性能。

這種Pt/Ge-MFI沸石催化劑的應(yīng)用不僅限于丙烷脫氫，還可以用于其他貴金屬簇催化劑的制備，如銠、釕、銥和鈀等。該研究為開發(fā)能夠在氣體和溫度循環(huán)條件下保持性能的環(huán)保自適應(yīng)催化劑提供了新的方法學(xué)。

圖：Pt/Ge-MFImp的HAADF-STEM圖像

中國(guó)科學(xué)院金屬研究所沈陽材料科學(xué)國(guó)家研究中心盧磊研究員和美國(guó)佐治亞理工學(xué)院朱廷教授（通訊作者）研究團(tuán)隊(duì)通過梯度位錯(cuò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在奧氏體304不銹鋼中實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的抗棘輪性能, 相關(guān)研究以“Superior resistance to cyclic creep in a gradient structured steel"為題發(fā)表。

循環(huán)蠕變是材料在非對(duì)稱應(yīng)力循環(huán)下發(fā)生累積單向塑性變形的一種嚴(yán)重疲勞現(xiàn)象，常導(dǎo)致結(jié)構(gòu)材料的過早失效。傳統(tǒng)方法難以在提高材料強(qiáng)度的同時(shí)提升其抗蠕變性能。而該研究通過在304奧氏體不銹鋼中引入梯度位錯(cuò)結(jié)構(gòu)（GDS），顯著降低了其蠕變速率。

研究表明，相較于傳統(tǒng)粗晶不銹鋼，GDS不銹鋼在非對(duì)稱應(yīng)力循環(huán)下的蠕變速率低了2到4個(gè)數(shù)量級(jí)。這種抗蠕變性能得益于在變形過程中持續(xù)發(fā)生的微結(jié)構(gòu)細(xì)化，具體表現(xiàn)為位錯(cuò)胞內(nèi)的六方密排（HCP）納米層的馬氏體相變。通過這種微結(jié)構(gòu)的逐步細(xì)化，有效抑制了材料的循環(huán)軟化和應(yīng)變局部化現(xiàn)象，從而極大地降低了蠕變應(yīng)變。

這種梯度位錯(cuò)結(jié)構(gòu)為設(shè)計(jì)高強(qiáng)度抗蠕變材料提供了一種新的思路，具有廣泛的潛在應(yīng)用前景，包括渦輪葉片、壓力容器、核電管道和海洋結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵工程領(lǐng)域。

圖：(A和B) 在10% Nf時(shí)GDS SS頂表層的SEM和HAADF-STEM圖像；(C和D) 在90% Nf時(shí)的SEM和明場(chǎng)TEM圖像；(E) 使用TEM中的電子旋轉(zhuǎn)衍射測(cè)量的GDS表面最上層的平行HCP納米層的取向角圖；(F) 單個(gè)變形帶的HAADF-STEM圖像 (G) 對(duì)應(yīng)于(F)中白框區(qū)域的放大HAADF-STEM圖像。