图1 BMFI催化剂的SEM图。（a-f）分别对应于BMFI-0、 0.66、1.32、1.65、3.3和3.96。
作者通过改变尿素添加比例制备了一系列BMFI催化剂（BMFI-X，X代表Urea/SiO
2
摩尔比）。实验结果表明，合成体系中加入不同含量的尿素会对分子筛的骨架、缺陷结构和晶体尺寸产生影响，BMFI-1.65具有最高的相对结晶度和硼原子掺入量。适当的尿素添加量可能会提高硼物种在分子筛结构中的落位能力，有利于硼物种在分子筛中的进一步锚定和分散。随尿素添加量的增加，晶体
b
轴尺寸几乎不变(~100 nm)，
a
、
c
轴尺寸先增大后略有减小(0.5 μm ~ 1 μm)，BMFI-1.65催化剂
b
轴厚度约0.1 μm，(010)晶面约0.63 × 0.82 μm。
图2 BMFI催化剂的ODHP性能结果。（a）系列BMFI催化剂丙烷转化率随反应温度变化的关系曲线；（b）BMFI-1.65催化剂520 ℃丙烷转化率随时间的变化，（c）不同反应温度下的产物分布和丙烷转化率；（d）BMFI催化剂上C
3
H
8
的反应速率（表观活化能，
E
a）Arrhenius图。
m
cat
= 100 mg，温度：430–560 ℃，
P
C3H8
= 17 kPa，
P
O2
= 25 kPa (N
2
平衡)，总流量= 48 mL∙min
-1
制备的系列BMFI催化剂的ODHP催化活性与催化剂制备过程中尿素添加量有关（如图2）。520 °C时催化剂的丙烷转化率随尿素含量的增加呈现“火山型”趋势变化，BMFI-1.65具有最佳的催化活性，丙烷的转化率为20%，丙烯和乙烯的选择性分别为62.3%和19%。在硼源添加量相同的情况下，片状BMFI-1.65相比于无尿素添加的球状BMFI-0含有更多的硼物种(0.72%
vs
0.09%)，活性硼氧物种的落位密度提高，丙烷反应速率提高近20倍。BMFI-1.65的优越催化性能可能是得益于尿素的加入促进了缺陷硅物种与硼物种的结合，提升了硼活性位活化丙烷的能力。同时，片状晶体具有较短的直孔道，缩短了催化反应路径，提高了活性硼位点的可及性，从而提高了丙烷分子的反应速率。
图3 （a，c）BMFI-0和（b，d）BMFI-1.65催化剂的
11
B固体核磁共振谱图。
作者进一步探究了催化剂的活性位结构和催化活性来源。如图3，片状BMFI-1.65含有更多的B[4]、B[3]
a
、B[3]
b
以及少量的B[3]
c
，表明尿素促进硼原子进入分子筛骨架，同时增加缺陷硼位点，提供更多的催化活性中心。反应后BMFI-1.65催化剂发生了明显的硼物种动态演化，可能发生B[4]、B[3]
c
物种的水解断键生成B[3]
b
，暴露更多的活性硼羟基。B[3]
a
减少是由于发生了反应过程中硼物种的再分散，聚合态B[3]
a
中B-O-B键可能发生水解、再缩聚生成B-O-Si/B-OH。因此，B[3]
a
、B[3]
b
可能都是催化丙烷氧化脱氢反应的活性中心。
