CN109225306B - 用于低碳烃类脱氢制低碳烯烃的单原子催化剂及催化方法 - Google Patents

用于低碳烃类脱氢制低碳烯烃的单原子催化剂及催化方法 Download PDF

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Abstract

用于低碳烃类脱氢制低碳烯烃的单原子催化剂及催化方法，该催化剂是将孤立单原子形式分散的金属活性组分负载于载体上，也可将单原子与金属纳米粒子共存的形式负载于载体上。金属活性组分中的金属优选为铬、锰、铁、钴、镍、铜、镓、钼、钌、铑、钯、银、铱、铂和铅中的至少一种；载体为碳氮材料、碳材料或氧化物中一种或多种。本发明的催化剂能够实现缩减金属用量，具有很好的稳定性；在保证高催化性能的同时可显著降低反应温度，减少能耗，有效避免积炭生成，提高生产效率。所述催化剂可催化异丁烷、正丁烷、丁烯、丙烷、乙烷等多种低碳烃类脱氢反应制相应低碳烯烃产品，应用范围广；制备方法多样、原料广泛、成本低廉，适于批量工业化生产。

Description

用于低碳烃类脱氢制低碳烯烃的单原子催化剂及催化方法
技术领域
本发明涉及一种低碳烃类脱氢制低碳烯烃的催化剂及催化方法，属于石油化工技术领域。
背景技术
低碳烯烃包括异丁烯、1-丁烯、2-丁烯、1,3-丁二烯、丙烯、乙烯等，是石油化工的基础原料，广泛用于生产有机化工原料、树脂橡胶塑料、合成汽油等。传统工业生产过程中，异丁烯、1-丁烯、2-丁烯、1,3-丁二烯、丙烯等高级低碳烯烃主要作为石油工业中裂解制乙烯工艺中的副产物获得，但近年来随着页岩气蒸汽裂化制乙烯技术的完善，乙烯的成本虽然显著降低，但该工艺不能同时获得其他高级烯烃，再加上供求关系逐年扩大，造成这些高级低碳烯烃价格上涨。
石油化工行业中有大量低碳烃类以副产物形式产生，对其进行脱氢即可获得相应低碳烯烃，逐渐受到学术界和工业界的关注。
已成功实现工业化应用的低碳烃类脱氢的催化体系主要为以氧化物为载体的负载型金属纳米粒子催化体系，活性金属元素可为铂、铬、钒、钼、镓等，但自上世纪八十年代以来，成功实现工业化的仅有上述铂系和铬系两类，大量的研究也仅在此基础上添加锂、钾、镁、钙、镧、锌、锡等多种助剂进行改性，尝试利用这些金属元素与催化剂中活性组分和载体的相互作用调控优化催化性能。
但这两类催化体系存在巨大缺陷：首先，铂系催化剂成本较高，而铬系催化剂污染严重；其次，这两种催化体系仅在较高温度下(约550–700℃)对脱氢反应表现催化性能，能耗较高；最重要的是，反应过程中催化剂表面快速积炭，造成原料浪费并覆盖活性部位导致催化剂失活，需要对催化剂进行周期性地高温氧化再生，造成二次能耗的同时影响生产效率：这是由于金属纳米粒子中相邻的金属原子可作为毗邻的活性位点，在有效活化C–H键的同时也不可避免地破坏与之相邻的C–C键；另外常用的γ-Al2O3等载体往往具有较强的表面酸性，在高温条件下本身就很容易导致积炭。表1中列举了五种传统的生产工艺，除了FBD-4工艺由于使用催化反应和催化剂再生过程分开进行的流化床反应器，能够实现连续化生产，其余的四种工艺均需要反复再生催化剂。因此尝试开发新的催化体系用于催化低碳烃类脱氢反应具有重要的研究意义和工业价值。
单原子催化剂上活性金属以单原子形式存在，将其应用于低碳烃类脱氢反应可以有效避免上述问题：首先，金属元素以单原子形式存在时具有最高的原子利用率，可以缩减金属用量并选用非毒性金属元素以降低成本和污染；其次，单分散的原子表面能较高，能够在较低反应温度下表现高的催化性能，降低能源消耗，并避开积炭生成的温度区间；最后，单分散的原子活性位点单一，不存在毗邻的活性位点，能够高选择性地催化C–H键活化而不破坏C–C键，避免副产物生成并有效抑制积炭生成。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题和缺陷，提供一种用于低碳烃类脱氢制低碳烯烃的单原子催化剂及催化方法，旨在使用非常少量的金属和简单易得的碳氮材料或碳材料为原料，在保证高催化性能的同时显著降低反应温度，抑制积炭生成，提高生产效率；避免传统工业铂系和铬系催化剂存在的成本高、污染大、能耗高、寿命短等问题。
本发明的技术方案如下：
一种用于低碳烃类脱氢制低碳烯烃的单原子催化剂，其特征在于，该单原子催化剂是将孤立单原子形式分散的金属活性组分负载于载体上，用于催化低碳烃类原料脱氢反应得到相应的低碳烯烃产品。
本发明所述孤立单原子形式分散的金属活性组分中为任一种或多种金属的混合；所述的催化剂的载体是碳氮材料、碳材料或氧化物中任意一种或多种混合组分。
本发明的特征还在于：所述负载于载体上的金属活性组分是以孤立金属单原子与金属纳米粒子共存的形式负载于载体上。
上述技术方案中，所述的低碳烃类为异丁烷、正丁烷、丁烯、丙烷和乙烷中任意一种或多种混合组分。
本发明所述金属活性组分中的金属优选为铬、锰、铁、钴、镍、铜、镓、钼、钌、铑、钯、银、铱、铂和铅中的至少一种；更优选为钴、铑、铱和钌中的至少一种。
本发明的又一技术特征是：所述的金属活性组分的质量负载量为0.05％–10％；所述的金属活性组分的质量负载量优选为0.3％–5.0％。
本发明所述的碳氮材料为氮掺杂碳材料和氮化碳中的至少一种；所述的碳材料为碳分子筛、活性炭、碳纳米管、石墨烯和石墨中的至少一种；所述的氧化物为氧化铝、氧化硅和分子筛中的至少一种。
本发明提供的一种采用单原子催化剂催化低碳烃类脱氢制低碳烯烃的方法，其特征在于，在催化反应过程中，所述催化剂直接用于催化反应，或在制备、填装过程中与氧化物掺杂或混合；每小时流过所述单原子催化剂的低碳烃类气体的物质的量与催化剂的质量比为0.002–0.2mol/g；反应温度为300–700℃；反应温度优选为350–500℃。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出新的技术效果：①催化剂的活性组分的存在形式和元素选择与已有催化体系不同，实现缩减金属用量并选用非毒性金属元素，以降低成本和污染。②在保证高催化性能的同时显著降低反应温度，进而减少能耗，以将单原子铱负载氮掺杂碳材料催化剂催化异丁烷脱氢反应为例：在400和500℃下，异丁烷的转化率分别为31％和73％，异丁烯的选择性均高达98％。③催化剂具有很好的稳定性，有助于提高生产效率。以将单原子铱负载氮掺杂碳材料催化剂催化异丁烷脱氢反应为例：400℃下反应24小时后催化剂催化活性未发生显著变化，选择性始终保持在98％以上。④在低碳烃类脱氢反应中，无需加入氢气、二氧化碳、水蒸气等，即可高效催化异丁烷、正丁烷、丁烯、丙烷、乙烷等多种低碳烃类，应用范围广。⑤催化剂制备方法多样、原料广泛、成本低廉，适于大批量生产。
附图说明
图1为实施例13制备的铱单原子催化剂的球差校正扫描透射电子显微镜照片。
图2为实施例13制备的铱单原子催化剂和对比例1所述的工业铬系催化剂分别在400℃和500℃下的异丁烷脱氢稳定性测试结果。
具体实施方式
本发明提供的用于低碳烃类脱氢制低碳烯烃的单原子催化剂，是将孤立单原子形式分散的金属活性组分负载于载体上，用于催化低碳烃类原料脱氢反应得到相应的低碳烯烃产品。所述的金属活性组分是以单原子形式分散的金属元素中任意一种或多种混合组分，所述金属元素可为铬、锰、铁、钴、镍、铜、镓、钼、钌、铑、钯、银、铱、铂和铅中的至少一种，优选为钴、铑、铱和钌中的至少一种；所述的金属活性组分可以不仅以金属单原子形式存在，还能以金属单原子和金属纳米粒子形式共存；金属活性组分的质量负载量为0.05％–10％；金属活性组分的质量负载量优选为0.3％–5.0％。所述的催化剂的载体可为碳氮材料、碳材料和氧化物中任意一种或多种混合材料，所述碳氮材料可为氮掺杂碳材料和氮化碳材料或两种材料的组合，所述碳材料可为碳分子筛、活性炭、碳纳米管、石墨烯和石墨中的至少一种，所述的氧化物可为氧化铝、氧化硅和分子筛中的至少一种。所述的单原子催化剂可以直接用于催化反应，也可以在制备或填装过程中与氧化物掺杂或混合。所述的低碳烃类可为异丁烷、正丁烷、丁烯、丙烷或乙烷中任意一种或多种混合组分。
本发明所述催化剂的制备过程如下：金属元素可以通过一锅法将对应的金属前驱体在载体制备过程中一起加入，也可以先制备载体再通过浸渍法、沉淀法、溶胶-凝胶法等方法将活性金属元素进行负载。金属元素的负载量和载体元素组成等可以通过调整原料比、制备温度、制备时间和热解气氛等因素得到控制。
本发明提供的使用所述单原子催化剂的催化性能测试方法如下：催化剂可以用于催化多种低碳烃类(如异丁烷、正丁烷、丁烯、丙烷、乙烷)脱氢反应，以制得相应的低碳烯烃。催化反应在反应器中进行，并用气相色谱连续采集反应产物组成以评价催化剂对异丁烷的催化活性；在催化反应过程中，所述催化剂直接用于催化反应，或在制备、填装过程中与氧化物掺杂或混合；每小时流过所述单原子催化剂的低碳烃类气体的物质的量与催化剂的质量比为0.002–0.2mol/g；反应温度为300–700℃；优选为350–500℃。
下面以实施例对本发明做进一步说明，仅为了能更清楚地说明本发明，对本发明的范围并无任何限制：
实施例1：制备单原子铬负载氮掺杂碳材料催化剂，将1.2mmol乙酰丙酮铬、12mmol硝酸锌溶解于120mL甲醇中，并将72mmol的2-甲基咪唑溶解于120mL甲醇中，待上述原料充分溶解后，将2-甲基咪唑溶液加入到乙酰丙酮铬-硝酸锌溶液中，并在室温下搅拌24小时。经离心分离得到固体产物，并用N,N’-二甲基甲酰胺和甲醇多次洗涤，60℃下真空干燥24小时后在920℃下氩气气氛中热解3小时并自然冷却至室温，即制得单原子铬负载氮掺杂碳材料催化剂。将催化剂酸解后使用等离子体发射光谱(ICP-OES)测得铬的质量负载量为0.14％，标记为Cr1/N-C(0.14％)。然后评价催化剂对低碳烃类脱氢反应的催化性能。
实施例2：按照实例1的方法制备单原子锰负载氮掺杂碳材料催化剂，所不同的是将乙酰丙酮铬换为乙酰丙酮锰。测定锰的质量负载量，标记为Mn1/N-C(0.64％)；然后评价催化剂对低碳烃类脱氢反应的催化性能。
实施例3：按照实例1的方法制备单原子铁负载氮掺杂碳材料催化剂，所不同的是将乙酰丙酮铬换为乙酰丙酮铁。测定铁的质量负载量，标记为Fe1/N-C(0.17％)；然后评价催化剂对低碳烃类脱氢反应的催化性能。
实施例4：按照实例1的方法制备单原子钴负载氮掺杂碳材料催化剂，所不同的是将乙酰丙酮铬换为乙酰丙酮钴。测定钴的质量负载量，标记为Co1/N-C(1.32％)；然后评价催化剂对低碳烃类脱氢反应的催化性能。
实施例5：按照实例1的方法制备单原子镍负载氮掺杂碳材料催化剂，所不同的是将乙酰丙酮铬换为乙酰丙酮镍。测定镍的质量负载量，标记为Ni1/N-C(0.08％)；然后评价催化剂对低碳烃类脱氢反应的催化性能。
实施例6：按照实例1的方法制备单原子铜负载氮掺杂碳材料催化剂，所不同的是将乙酰丙酮铬换为乙酰丙酮铜。测定铜的质量负载量，标记为Cu1/N-C(0.03％)；然后评价催化剂对低碳烃类脱氢反应的催化性能。
实施例7：按照实例1的方法制备单原子镓负载氮掺杂碳材料催化剂，所不同的是将乙酰丙酮铬换为乙酰丙酮镓。测定镓的质量负载量，标记为Ga1/N-C(0.28％)；然后评价催化剂对低碳烃类脱氢反应的催化性能。
实施例8：按照实例1的方法制备单原子钼负载氮掺杂碳材料催化剂，所不同的是将乙酰丙镓铬换为乙酰丙酮钼。测定钼的质量负载量，标记为Mo1/N-C(0.21％)；然后评价催化剂对低碳烃类脱氢反应的催化性能。
实施例9：按照实例1的方法制备单原子钌负载氮掺杂碳材料催化剂，所不同的是将乙酰丙酮铬换为乙酰丙酮钌。测定钌的质量负载量，标记为Ru1/N-C(0.26％)，然后评价催化剂对低碳烃类脱氢反应的催化性能。
实施例10：按照实例1的方法制备单原子铑负载氮掺杂碳材料催化剂，所不同的是将乙酰丙酮铬换为乙酰丙酮铑。测定铑的质量负载量，标记为Rh1/N-C(0.24％)；然后评价催化剂对低碳烃类脱氢反应的催化性能。
实施例11：按照实例1的方法制备单原子钯负载氮掺杂碳材料催化剂，所不同的是将乙酰丙酮铬换为乙酰丙酮钯。测定钯的质量负载量，标记为Pd1/N-C(0.15％)；然后评价催化剂对低碳烃类脱氢反应的催化性能。
实施例12：按照实例1的方法制备单原子银负载氮掺杂碳材料催化剂，所不同的是将乙酰丙酮铬换为乙酰丙酮银。测定银的质量负载量，标记为Ag1/N-C(0.18％)；然后评价催化剂对低碳烃类脱氢反应的催化性能。
实施例13：按照实例1的方法制备单原子铱负载氮掺杂碳材料催化剂，所不同的是将乙酰丙酮铬换为乙酰丙酮铱。测定铱的质量负载量，标记为Ir1/N-C(0.35％)；然后评价催化剂对低碳烃类脱氢反应的催化性能。
实施例14：按照实例1的方法制备单原子铂负载氮掺杂碳材料催化剂，所不同的是将乙酰丙酮铬换为乙酰丙酮铂。测定铂的质量负载量，标记为Pt1/N-C(0.23％)；然后评价催化剂对低碳烃类脱氢反应的催化性能。
实施例15：按照实例1的方法制备单原子铅负载氮掺杂碳材料催化剂，所不同的是将乙酰丙酮铬换为乙酰丙酮铅。测定铅的质量负载量，标记为Pb1/N-C(0.14％)；然后评价催化剂对低碳烃类脱氢反应的催化性能。
实施例16：按照实例13的方法制备不同铱负载量的单原子铱负载氮掺杂碳材料催化剂，所不同的是将乙酰丙酮铱的物质的量换为0.5mmol。测定铱的质量负载量，标记为Ir1/N-C(0.17％)。然后评价催化剂对低碳烃类脱氢反应的催化性能。
实施例17：按照实例13的方法制备不同铱负载量的单原子铱负载氮掺杂碳材料催化剂，所不同的是将乙酰丙酮铱的物质的量换为0.2mmol。测定铱的质量负载量，标记为Ir1/N-C(0.07％)。然后评价催化剂对低碳烃类脱氢反应的催化性能。
实施例18：按照实例13的方法制备不同铱负载量的单原子铱负载氮掺杂碳材料催化剂，所不同的是将乙酰丙酮铱的物质的量换为0.1mmol。测定铱的质量负载量，标记为Ir1/N-C(0.03％)。然后评价催化剂对低碳烃类脱氢反应的催化性能。
实施例19：按照实例1的方法制备单原子和纳米粒子共存的铱负载氮掺杂碳材料催化剂，所不同的是将1.2mmol的乙酰丙酮铱换为0.12mmol的六氯铱酸钠。测定铱的质量负载量，标记为Ir/N-C(2.08％)。然后评价催化剂对低碳烃类脱氢反应的催化性能。
实施例20：制备单原子铱负载碳材料催化剂，将1mmol三氯化铱、11.0g普郎尼克F127、3.5g六亚甲基四胺、5.5g以间苯二酚和11.0mL氨水加入270mL水中，并在室温下搅拌1小时，随后升温至80℃保持24小时，静置沉降得到棕红色固体并抽滤洗涤直至滤液无色，60℃下真空干燥24小时后在900℃下氩气气氛中热解3小时并自然冷却至室温，即制得单原子铱负载碳材料催化剂。将催化剂酸解后使用等离子体发射光谱(ICP-OES)测得铱的质量负载量为0.21％，标记为Ir1/C(0.21％)。
实施例21：制备单原子铱负载碳氮-氧化物复合材料催化剂，将10mg十二烷基硫酸钠溶解于100mL水中，然后加入6.25mg三氯化铱和200mg氧化铝，随后依次加入70μL苯胺、0.5mL肌醇六磷酸和220mg过硫酸铵，将得到的悬浮液在室温下搅拌2小时，经离心分离得到固体产物，60℃下真空干燥24小时后在900℃下氩气气氛中热解3小时并自然冷却至室温，即制得单原子铱负载碳氮-氧化物复合材料催化剂。将催化剂酸解后使用等离子体发射光谱(ICP-OES)测得铱的质量负载量为0.38％，标记为Ir1/N-C-Al2O3(0.38％)。然后评价催化剂对低碳烃类脱氢反应的催化性能。
对比例1：
商业Cr/Al2O3催化剂，研磨过筛，然后评价催化剂对低碳烃类脱氢反应的催化性能。
实施例22：在固定床反应器中进行催化反应，并用气相色谱在线连续分析反应产物组成以评价催化剂对异丁烷的催化活性。将0.10g或0.20g催化剂装载于6mm内径反应管内，以管式电阻炉控制反应温度；反应气中异丁烷的摩尔浓度为5％，以氩气作平衡气，总流速为20mL/min；分别在300、350、400、450、500、550、600、650和700℃下由山东鲁南气相色谱(SP 6890，FID检测器，HP-PLOT Al2O3 S毛细柱)在线分析产物组成并得到催化剂的活性测试结果。催化性能参见表2-5和附图1。
实施例23：在固定床反应器中评价催化剂对正丁烷的催化活性，所不同的是将反应气中的异丁烷换为正丁烷。催化性能参见表5。
实施例24：在固定床反应器中评价催化剂对丙烷的催化活性，所不同的是将反应气中的异丁烷换为丙烷。催化性能参见表5。
实施例25：在固定床反应器中评价催化剂对乙烷的催化活性，所不同的是将反应气中的异丁烷换为乙烷。催化性能参见表5。
表1已有工业化异丁烷脱氢制异丁烯工艺
Figure GDA0002900494040000061
Figure GDA0002900494040000071
表2不同催化剂的异丁烷脱氢催化性能
Figure GDA0002900494040000072
催化剂用量为0.20g，异丁烷的浓度为5％，以氩气作平衡气，总流速为20mL/min，反应温度为500℃。
表3不同质量负载量的单原子铱催化剂的异丁烷脱氢催化性能
Figure GDA0002900494040000073
催化剂用量为0.10g，反应气中异丁烷的浓度为5％，以氩气作平衡气，反应气总流速为20mL/min，反应温度为500℃。
表4实例13中单原子铱催化剂在不同温度下的异丁烷脱氢催化性能
Figure GDA0002900494040000081
催化剂用量为0.10g，反应气中异丁烷的浓度为5％，以氩气作平衡气，反应气总流速为20mL/min。
表5实例13中单原子铱催化剂对不同低碳烃类的脱氢催化性能
Figure GDA0002900494040000082
催化剂用量为0.10g，反应气中低碳烃的浓度为5％，以氩气作平衡气，反应气总流速为20mL/min，反应温度为500℃。

Claims (18)

1.一种单原子催化剂用于催化低碳烃类原料脱氢反应得到相应的低碳烯烃产品的用途，该单原子催化剂将孤立单原子形式分散的金属活性组分负载于载体上；
所述金属活性组分为钴、钌、铑、铱和铂中的至少一种；
所述的催化剂的载体是碳氮材料、碳材料中任意一种或多种混合组分，其中，所述的碳氮材料为氮掺杂碳材料和氮化碳中的至少一种；所述的碳材料为碳分子筛、活性炭、碳纳米管、石墨烯和石墨中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于：所述的低碳烃类为异丁烷、正丁烷、丁烯、丙烷和乙烷中任意一种或多种混合组分。
3.根据权利要求1或2所述的用途，其特征在于：所述的金属活性组分为铑、铱和钌中的至少一种。
4.根据权利要求1或2所述的用途，其特征在于，所述的金属活性组分的质量负载量为0.05％–10％。
5.根据权利要求3所述的用途，其特征在于，所述的金属活性组分的质量负载量为0.05％–10％。
6.根据权利要求5所述的用途，其特征在于，所述的金属活性组分的质量负载量为0.3％–5.0％。
7.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，低碳烃类脱氢制低碳烯烃的方法包括：在催化反应过程中，所述催化剂直接用于催化反应，或在制备、填装过程中与氧化物掺杂或混合；每小时流过所述单原子催化剂的低碳烃类气体的物质的量与催化剂的质量比为0.002–0.2mol/g；反应温度为300–700℃。
8.根据权利要求2所述的用途，其特征在于，低碳烃类脱氢制低碳烯烃的方法包括：在催化反应过程中，所述催化剂直接用于催化反应，或在制备、填装过程中与氧化物掺杂或混合；每小时流过所述单原子催化剂的低碳烃类气体的物质的量与催化剂的质量比为0.002–0.2mol/g；反应温度为300–700℃。
9.根据权利要求3所述的用途，其特征在于，低碳烃类脱氢制低碳烯烃的方法包括：在催化反应过程中，所述催化剂直接用于催化反应，或在制备、填装过程中与氧化物掺杂或混合；每小时流过所述单原子催化剂的低碳烃类气体的物质的量与催化剂的质量比为0.002–0.2mol/g；反应温度为300–700℃。
10.根据权利要求4所述的用途，其特征在于，低碳烃类脱氢制低碳烯烃的方法包括：在催化反应过程中，所述催化剂直接用于催化反应，或在制备、填装过程中与氧化物掺杂或混合；每小时流过所述单原子催化剂的低碳烃类气体的物质的量与催化剂的质量比为0.002–0.2mol/g；反应温度为300–700℃。
11.根据权利要求5所述的用途，其特征在于，低碳烃类脱氢制低碳烯烃的方法包括：在催化反应过程中，所述催化剂直接用于催化反应，或在制备、填装过程中与氧化物掺杂或混合；每小时流过所述单原子催化剂的低碳烃类气体的物质的量与催化剂的质量比为0.002–0.2mol/g；反应温度为300–700℃。
12.根据权利要求6所述的用途，其特征在于，低碳烃类脱氢制低碳烯烃的方法包括：在催化反应过程中，所述催化剂直接用于催化反应，或在制备、填装过程中与氧化物掺杂或混合；每小时流过所述单原子催化剂的低碳烃类气体的物质的量与催化剂的质量比为0.002–0.2mol/g；反应温度为300–700℃。
13.根据权利要求7所述的用途，其特征在于，低碳烃类脱氢制低碳烯烃的方法中，反应温度为350–500℃。
14.根据权利要求8所述的用途，其特征在于，低碳烃类脱氢制低碳烯烃的方法中，反应温度为350–500℃。
15.根据权利要求9所述的用途，其特征在于，低碳烃类脱氢制低碳烯烃的方法中，反应温度为350–500℃。
16.根据权利要求10所述的用途，其特征在于，低碳烃类脱氢制低碳烯烃的方法中，反应温度为350–500℃。
17.根据权利要求11所述的用途，其特征在于，低碳烃类脱氢制低碳烯烃的方法中，反应温度为350–500℃。
18.根据权利要求12所述的用途，其特征在于，低碳烃类脱氢制低碳烯烃的方法中，反应温度为350–500℃。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109772410B (zh) * 2019-02-21 2021-11-09 西南大学 一种高效铱基电解水双功能催化剂及其制备方法和应用
CN109761737A (zh) * 2019-03-04 2019-05-17 中国石油大学(华东) 氮化碳材料在催化低碳烷烃氧化脱氢制备烯烃中的应用
CN109939717B (zh) * 2019-04-15 2020-03-31 中国科学院化学研究所 氮掺杂超薄碳纳米片负载的单原子催化剂及其制备方法与应用
CN110124722A (zh) * 2019-06-11 2019-08-16 河北科技大学 一种氮掺杂碳基金属单原子催化剂及其制备方法和应用
CN110252386A (zh) * 2019-07-03 2019-09-20 福州大学 一种单原子Ru基氨合成催化剂及其制备方法
CN110465291B (zh) * 2019-08-09 2022-02-25 太原理工大学 一种单原子贵金属型催化剂Ru/Cr2O3及其制备方法和应用
CN110404559A (zh) * 2019-09-04 2019-11-05 西南石油大学 一种PdNi/卡博特炭黑负载型催化剂及其制备和在电催化析氢中的应用
CN112705241A (zh) * 2019-10-25 2021-04-27 中国科学院过程工程研究所 钌基催化剂、制备方法及其应用
CN112774709A (zh) * 2019-11-11 2021-05-11 中国科学院大连化学物理研究所 负载型催化剂及其制法和应用
CN111672529B (zh) * 2020-04-24 2023-02-03 中国科学院金属研究所 一种纳米碳负载钴氮碳催化材料及其制备方法和应用
CN111468186A (zh) * 2020-05-25 2020-07-31 深圳瀚光科技有限公司 一种负载型金属亚纳米催化剂及其制备方法和应用
US20220105496A1 (en) * 2020-09-17 2022-04-07 Sk Innovation Co., Ltd. Cobalt-Based Single-Atom Dehydrogenation Catalysts Having High Selectivity and Regenerability and Method for Producing Corresponding Olefins from Paraffins Using the Same
CN112206814B (zh) * 2020-09-27 2023-06-13 天长市润源催化剂有限公司 一种以改性zsm-48分子筛为载体的异构催化剂及其制备方法
CN114367295B (zh) * 2020-10-15 2023-04-18 中国科学院大连化学物理研究所 单分散碳载非贵金属材料作为乙苯无氧脱氢催化剂的应用
CN112387295B (zh) * 2020-12-08 2022-09-09 中国科学院过程工程研究所 一种氮掺杂碳负载钌单原子催化剂及其制备方法和应用
CN114682282B (zh) * 2020-12-31 2023-06-16 北京单原子催化科技有限公司 一种CN@Ma-Mb负载型单原子催化剂的制备方法及其应用
CN114682283B (zh) * 2020-12-31 2023-06-16 北京单原子催化科技有限公司 碳氮包覆负载型金属单原子催化剂、制备方法及其应用
WO2022143275A1 (zh) * 2020-12-31 2022-07-07 北京单原子催化科技有限公司 一种金属催化剂的处理或再生方法及应用
CN114682245B (zh) * 2020-12-31 2023-08-15 北京单原子催化科技有限公司 一种Ma-Mb金属负载型催化剂的处理、活化和再生方法
CN113398908B (zh) * 2021-05-28 2022-09-13 中国科学院金属研究所 单原子铱基纳米金刚石/石墨烯复合材料催化剂及其制备方法和应用
CN113694921B (zh) * 2021-05-28 2022-10-25 中国科学院金属研究所 纳米金刚石/石墨烯复合载体负载原子级分散铱团簇催化剂及其制备方法和应用
CN113578359B (zh) * 2021-05-31 2022-11-01 中国科学院金属研究所 空心氮掺杂纳米碳球负载高分散钯基催化剂及其制备方法和在乙苯脱氢中的应用
CN114984941A (zh) * 2022-07-07 2022-09-02 润和科华催化剂(上海)有限公司 过渡金属基低碳烷烃脱氢催化剂及其制备方法和应用
CN116037189B (zh) * 2023-02-06 2024-03-01 重庆医科大学 用于抗坏血酸/葡萄糖检测的Co/Mn双金属位点单原子催化剂

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4568789A (en) * 1984-04-16 1986-02-04 Atlantic Richfield Company Hydrocarbon dehydrogenation
WO2001047841A1 (en) * 1999-12-28 2001-07-05 Sasol Technology (Proprietary) Limited Dehydrogenation of hydrocarbon feedstocks
CN104437584A (zh) * 2013-09-22 2015-03-25 中国石油化工股份有限公司 掺氮多孔碳在二氧化碳氧化低碳烷烃脱氢反应中作为催化剂的应用
CN105921148A (zh) * 2016-05-09 2016-09-07 青岛神飞化工科技有限公司 一种用于饱和烷烃脱氢制烯烃的催化剂及其制备方法和应用
CN107626294A (zh) * 2017-10-23 2018-01-26 清华大学 一种金属单原子位点催化剂的制备方法
CN108607551A (zh) * 2018-05-17 2018-10-02 福州大学 一种用于低碳烷烃脱氢金属催化剂及其制备方法和应用

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4568789A (en) * 1984-04-16 1986-02-04 Atlantic Richfield Company Hydrocarbon dehydrogenation
WO2001047841A1 (en) * 1999-12-28 2001-07-05 Sasol Technology (Proprietary) Limited Dehydrogenation of hydrocarbon feedstocks
CN104437584A (zh) * 2013-09-22 2015-03-25 中国石油化工股份有限公司 掺氮多孔碳在二氧化碳氧化低碳烷烃脱氢反应中作为催化剂的应用
CN105921148A (zh) * 2016-05-09 2016-09-07 青岛神飞化工科技有限公司 一种用于饱和烷烃脱氢制烯烃的催化剂及其制备方法和应用
CN107626294A (zh) * 2017-10-23 2018-01-26 清华大学 一种金属单原子位点催化剂的制备方法
CN108607551A (zh) * 2018-05-17 2018-10-02 福州大学 一种用于低碳烷烃脱氢金属催化剂及其制备方法和应用

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