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串聯和協同催化可以通過減少分離、耦合反應來控制反應的選擇性，從而徹底改變化學生產，其應用包括單位點或多米諾反應，含交換流體相中間體的多位點系統，以及界面催化。一些復雜的生物分子組裝體可以在催化劑位點之間按順序傳遞活性中間體，但多相催化劑通常沒有實現這一目的所需的不同功能的精確定位，對反應中間體精確的時空控制仍然難以捉摸。

丙烯是一種重要的工業中間體，在供應和需求之間存在缺口。非氧化丙烷脫氫(PDH)受限于吸熱和反應平衡，需要較高的溫度才能達到商業上可行的單次產率。丙烷氧化脫氫(ODHP)可以克服平衡限制，避免熱裂解，但丙烷氧化脫氫制丙烯和水的催化劑的選擇性隨著轉化率的增加而降低，因為丙烯本身比丙烷更容易被氧化。

針對這個問題，美國西北大學Peter C. Stair和Justin M. Notestein在Science上發表文章，通過將一種選擇性氫燃燒催化劑In₂O₃(一種約2 nm厚的In₂O₃)置于丙烷脫氫催化劑上，并將鉑納米顆粒支撐在氧化鋁球上，從而創造出納米級的串聯催化劑。這種涂層使鉑納米顆粒暴露，以便丙烷脫氫。在氧化銦-鉑界面處，表面氫原子被氧化。

具體地，作者使用原子層沉積法在Pt/Al₂O₃上生長In₂O₃，這種納米結構通過表面氫原子轉移使結構域動態耦合，導致鉑將丙烷脫氫(PDH)轉化為丙烯。然后用In₂O₃選擇性燃燒氫，而不過度燃燒碳氫化合物。其他納米結構，包括鉑在氧化銦上或鉑與氧化銦的混合，都有利于丙烷燃燒，因為它們不能有序地組織反應。其凈效果是丙烷在超過PDH平衡的高產量下快速而穩定的氧化脫氫，這種方法使丙烯的產量提高到30%。使用這種納米尺度的催化劑的串聯催化有望實現大規模生產中的高選擇性。

最新Science：絕了！選擇性催化，精確控制反應！