Innovativi catalizzatori a base di platino supportati su zeoliti per la conversione di propano a propilene ad alta efficienza
L’ottenimento di prodotti base tramite processi catalitici è di fondamentale importanza per l’industria chimica. La rivoluzione del gas di scisto ha spostato la produzione di propilene dal cracking della nafta alla produzione mirata con la deidrogenazione del propano (PDH) come tecnologia dominante. Recenti studi, svolti congiuntamente da gruppi di ricerca cinesi delle Università di Fuzhou, Quanzhou e Dalian, in collaborazione con il Prof. Paolo Fornasiero, Responsabile della URT CNR-ICCOM di Trieste, sono stati pubblicati sulle prestigiose riviste Nature e Science.
In questi studi, è stato dimostrato che in opportune condizioni è possibile ottenere una dispersione spontanea del platino in singoli atomi in una zeolite contenente un basso contenuto di germanio. Questo catalizzatore ha dimostrato un’elevata attività in reazioni PDH e, dopo un uso prolungato, la rimozione ossidativa del carbonio accumulato ha permesso di ridisperdere i cluster di platino, che si erano formati, in singoli atomi. Questa autorigenerazione è stata ottenuta per oltre 110 cicli di reazione-rigenerazione e, a differenza dei catalizzatori commerciali a base di platino e stagno, non ha richiesto l’aggiunta di cloro.
Huizhen Hong et al., A self-regenerating Pt/Ge-MFI zeolite for propane dehydrogenation with high endurance. Science 2025, 388, 497-502. https://doi.org/10.1126/science.adu6907.
Sempre per questa classe di reazioni, sono stati sviluppati catalizzatori Pt–Sn supportati da silicalite-1 (S-1) ove è stato dimostrato che la migrazione dei cluster Pt–Sn2 incapsulati possono essere controllati regolando la lunghezza dell’asse b dei cristalli S-1. La formazione intracristallina di dimeri (Pt–Sn2)2 permette di convertire propano puro in propilene a 550 °C per oltre 6 mesi con una selettività del 98,3% al 91% di conversione all’equilibrio. Questa prestazione supera quella di altri catalizzatori PDH a base di Pt e si avvicina a quella del catalizzatore a base di Rh. Questo potrebbe consentire lo sviluppo di altri catalizzatori a base di metalli nobili garantendo una maggiore durata di vita nelle applicazioni industriali.
Xu, Z., Gao, M., Wei, Y. et al. Pt migration–lockup in zeolite for stable propane dehydrogenation catalyst. Nature 2025, 643, 691–698. https://doi.org/10.1038/s41586-025-09168-8.