丙烷脱氢是一种能耗较高的工业反应，需要高温（550–750℃）来克服热力学障碍。
基于此，2025年3月21日，中国科学院大连化学物理研究所刘晓艳、杨冰、中国科学院上海高等研究院高嶷等人在国际知名期刊Nature Chemistry发表题为《Light-driven propane dehydrogenation by a single-atom catalyst under near-ambient conditions》的研究论文。
在此，作者突破了这些限制，证明了在水蒸气环境中通过光热催化可以实现接近常温的丙烷脱氢。
研究人员使用负载在二氧化钛上的单原子铜催化剂和连续流动固定床反应器，将反应温度降低到50–80℃。
其机制与传统丙烷脱氢不同，氢气是通过水蒸气的光催化分解产生的，表面吸附的羟基自由基提取丙烷的氢原子形成丙烯而不会过度氧化，水则作为催化剂。
这一方法也适用于其他小烷烃的脱氢。
此外，作者还展示了在反应温度低至10℃时，由阳光驱动的水催化丙烷脱氢。
研究人员预计，这项工作将成为将太阳能利用整合到一系列高温工业反应中的一个起点。
Kang, L., Zhu, B., Gu, Q. et al. Light-driven propane dehydrogenation by a single-atom catalyst under near-ambient conditions. Nat. Chem. (2025). https://doi.org/10.1038/s41557-025-01766-3
