CN110882708B - 一种丙烷脱氢催化剂及其制备方法 - Google Patents
一种丙烷脱氢催化剂及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110882708B CN110882708B CN201911247082.9A CN201911247082A CN110882708B CN 110882708 B CN110882708 B CN 110882708B CN 201911247082 A CN201911247082 A CN 201911247082A CN 110882708 B CN110882708 B CN 110882708B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- catalyst
- phosphorus
- platinum
- propylene
- propane
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 96
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 78
- 239000001294 propane Substances 0.000 title claims abstract description 51
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 14
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 56
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 44
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 claims abstract description 44
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 30
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 15
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229910003158 γ-Al2O3 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- -1 silicon modified platinum metal Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 229910021426 porous silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000012688 phosphorus precursor Substances 0.000 claims abstract description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical group CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 17
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical group OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 15
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 claims description 14
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 12
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 11
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 9
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 claims description 8
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 8
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical class [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 150000003057 platinum Chemical class 0.000 claims description 7
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 6
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical group CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 4
- LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M Cetrimonium bromide Chemical group [Br-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 2
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 claims description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 11
- 230000008021 deposition Effects 0.000 abstract description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 6
- 239000000654 additive Substances 0.000 abstract description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 3
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 abstract 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 14
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 13
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 13
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 12
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 12
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 3
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 3
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 2
- 238000000024 high-resolution transmission electron micrograph Methods 0.000 description 2
- 238000010335 hydrothermal treatment Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- BNGXYYYYKUGPPF-UHFFFAOYSA-M (3-methylphenyl)methyl-triphenylphosphanium;chloride Chemical compound [Cl-].CC1=CC=CC(C[P+](C=2C=CC=CC=2)(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC=CC=2)=C1 BNGXYYYYKUGPPF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VLJQDHDVZJXNQL-UHFFFAOYSA-N 4-methyl-n-(oxomethylidene)benzenesulfonamide Chemical compound CC1=CC=C(S(=O)(=O)N=C=O)C=C1 VLJQDHDVZJXNQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N Propylene oxide Chemical compound CC1CO1 GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Natural products N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000012018 catalyst precursor Substances 0.000 description 1
- 238000004523 catalytic cracking Methods 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013064 chemical raw material Substances 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- XQSBLCWFZRTIEO-UHFFFAOYSA-N hexadecan-1-amine;hydrobromide Chemical group [Br-].CCCCCCCCCCCCCCCC[NH3+] XQSBLCWFZRTIEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000002779 inactivation Effects 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 229910021340 platinum monosilicide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 239000012716 precipitator Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000000851 scanning transmission electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 238000004230 steam cracking Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/14—Phosphorus; Compounds thereof
- B01J27/185—Phosphorus; Compounds thereof with iron group metals or platinum group metals
- B01J27/1856—Phosphorus; Compounds thereof with iron group metals or platinum group metals with platinum group metals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/396—Distribution of the active metal ingredient
- B01J35/398—Egg yolk like
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C5/00—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms
- C07C5/32—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by dehydrogenation with formation of free hydrogen
- C07C5/327—Formation of non-aromatic carbon-to-carbon double bonds only
- C07C5/333—Catalytic processes
- C07C5/3335—Catalytic processes with metals
- C07C5/3337—Catalytic processes with metals of the platinum group
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C2527/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- C07C2527/14—Phosphorus; Compounds thereof
- C07C2527/185—Phosphorus; Compounds thereof with iron group metals or platinum group metals
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
本发明公开一种丙烷脱氢制丙烯催化剂及其制备方法,丙烷脱氢制丙烯催化剂为负载型,活性相为磷和硅修饰的铂金属纳米簇,载体为纳米纤维状γ‑Al2O3,磷与铂形成合金。本发明还公开了所述催化剂的制备方法,包括模板导向合成纳米纤维状γ‑Al2O3,在其表面担载铂和磷前驱,经焙烧和还原后进一步包覆多孔硅。本发明获得的催化剂用于丙烷脱氢反应,同步提升了铂催化剂的反应活性、稳定性以及抗积碳性能。本发明使用了储量丰富的磷和硅元素,相比于金属助剂在成本和经济性上有优势。
Description
技术领域
本发明涉及化工催化技术领域,具体涉及一种丙烷脱氢催化剂及其制备方法。
背景技术
丙烯是重要的基本有机化工原料,它的下游产品包括聚丙烯、环氧丙烷、丙烯酸、丙烯腈等一系列与人类生产生活密切相关的化学品。目前,丙烯工业生产主要来源于油基蒸汽裂解、催化裂化过程或者煤基甲醇制烯烃过程。与传统路线相比,丙烷催化脱氢工艺专产丙烯、流程简单、投资成本低,已发展成为工业上增产丙烯的重要途径,可有效缓解我国丙烯原料对石油资源的过度依赖。
在丙烷脱氢工艺中,负载型铂催化剂是性能最为优异和使用最为广泛的体系,然而在苛刻的工况条件下,由积碳和烧结引发的铂催化剂失活的问题仍然是该领域亟待解决的难题。进一步掺杂富含孤对电子的金属助剂,比如锡,是工业上提升铂催化剂反应性和稳定性的重要手段。但是,这类金属助剂通常会部分覆盖活性位,在提升铂催化剂选择性和稳定性的同时会损失反应活性,更为严重的是工况条件下这些金属助剂极易向表面偏析,同时易还原挥发造成催化剂的永久性失活,至使成本高居不下。因此,进一步开发新型廉价助剂,同步提升铂催化剂的反应活性和稳定性仍是该领域的迫切需要。
发明内容
本发明的目的就在于对现有丙烷脱氢铂催化剂所用金属助剂进行替换,提供一种丙烷脱氢制丙烯催化剂及其制备方法,同步提升铂催化剂在丙烷脱氢制丙烯中的反应性、稳定性、抗积炭能力以及经济适用性。
本发明的技术方案如下:
一种丙烷脱氢制丙烯催化剂,包括载体、活性组分和助剂,所述载体为γ-Al2O3纳米纤维,所述活性组分为铂金属纳米簇,所述助剂包括磷,磷与铂形成合金。
优选丙烷脱氢制丙烯催化剂中铂的质量百分含量为0.1~0.8%,磷的质量百分为0.01~0.4%。
优选助剂还包括硅,丙烷脱氢制丙烯催化剂中铂的质量百分含量为0.1~0.8%,磷的质量百分为0.01~0.4%,硅的质量分数为0.1~0.8%。
本发明还提供一种丙烷脱氢制丙烯催化剂的制备方法,包括如下步骤:
S1以无机铝盐、尿素、结构导向剂和水混合,经水热处理,反应时间12~48小时,在400~800℃焙烧得到γ-Al2O3纳米纤维载体;
S2将铂前驱物、磷前驱物与溶剂混合,浸渍到γ-Al2O3纳米纤维载体表面,室温静置、干燥,得到粉体;将粉体焙烧、还原,得到磷修饰铂的催化剂(丙烷脱氢制丙烯催化剂)。
优选S1中结构导向剂为含氨基结构导向剂,如三乙胺,无机铝盐、尿素、结构导向剂的摩尔比为1:1~10:0~2。
优选S1中水热温度为100~200℃,水热时间为12~48h,焙烧温度为400~800℃。
优选S2中铂前驱物为氯铂酸,磷前驱物为磷酸,溶剂为乙醇,氯铂酸的浓度为0.005g/mL~0.04g/mL,磷酸的浓度为0.0005g/mL~0.0024g/mL。
优选丙烷脱氢制丙烯催化剂的制备方法还包括S3,将磷修饰铂的催化剂分散到包含表面活性剂的水溶液中,滴加有机硅源、包覆多孔硅,经陈化、过滤、干燥,得到粉体,将粉体焙烧、还原,得到磷和硅修饰铂的催化剂前驱粉体(丙烷脱氢制丙烯催化剂)。
优选步骤S2和S3中焙烧温度为400~800℃,焙烧时间为1~6小时,还原条件为:通入H2/N2混合气,H2体积分数为5~100%,温度为400~800℃,还原时间为0.5~3h
优选S3中所述表面活性剂为十六烷基溴化铵,有机硅源为正硅酸乙酯,有机硅源和表面活性剂的摩尔比为1:0.1~1,反应温度为20~50℃,反应时间为2~20h。
本发明的有益效果是根据本发明方法制备的催化剂应用于丙烷脱氢,在提升催化剂反应活性与丙烯选择性的基础上,同时提高了催化剂的稳定性,减少了积碳的生成,具有很好的应用前景。磷和硅共修饰的铂催化剂从活性、选择性、稳定性以及抗积碳性能的角度为最优。本发明采用多氨基模板诱导制备的γ-Al2O3纳米纤维,有效分散铂以低维纳米簇的形式存在,具有定向共价成键特性的磷与铂在次表面形成合金,调变了铂的d电子性质,在丙烷脱氢反应中表现出了高活性和选择性;磷与铂的亲和性能抑制了炭沉积,次表面成键也有效增强了铂簇与载体表面的相互作用,提升了铂催化剂的反应稳定性;同时多孔硅包覆层不仅有效抑制了铂簇的长大以及磷助剂向载体的迁移,同时占据了催化剂表面炭沉积位,表现出了好的抗积炭能力。另外,本发明使用的磷和硅都是地壳中储量相对丰富的元素,相比于锡、镓、铟等金属助剂在成本和经济性上都有非常大的优势。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的Al2O3纳米纤维透射电镜照片。
图2为本发明实施例4PtPSi/Al2O3催化剂的高分辨透射电镜照片。
图3为本发明实施例4PtPSi/Al2O3催化剂的球差校正扫描透射电镜照片。
图4为本发明实施例4PtPSi/Al2O3催化剂的STEM-EDX元素分布图。
图5为本发明实施例4PtPSi/Al2O3催化剂与对比实施例1Pt/Al2O3丙烷转化率的比较结果。
图6为本发明实施例4PtPSi/Al2O3催化剂与对比实施例1Pt/Al2O3丙烯选择性的比较结果。
图7为本发明实施例4PtPSi/Al2O3催化剂与对比实施例1Pt/Al2O3积碳分析结果。
具体实施方式
以下通过一些具体实施例对本发明做出详细表述,但本发明并不局限于以下实施例。
实施例1
1.1载体的制备
称取6.44g硝酸铝溶于150mL去离子水中,滴加0.6mL三乙胺作为结构导向剂,再加入1.96g沉淀剂尿素,搅拌0.5h;将澄清透明的溶液转移至180mL的水热釜中,在150C烘箱内水热处理48h;通过离心、水洗和乙醇洗得到白色沉淀,将其置于80℃烘箱内干燥12h;将干燥后所得白色粉末分别在600℃焙烧2h得到γ-Al2O3纳米纤维,透射电镜照片如图1所示,为典型的纳米纤维状形貌。
1.2催化剂制备
将0.25mg的磷酸和13.27mg氯铂酸前驱物溶解于642μl乙醇溶液中,等体积浸渍到上述1gAl2O3纳米纤维载体上,浸渍后,室温静置2h,50℃干燥过夜,于20vol%O2/N2气氛中、500℃焙烧4h,然后在20vol%H2/N2氛围、590℃还原2h,得到PtP/Al2O3催化剂。
1.3催化剂性能
取PtP/Al2O3催化剂100mg,装入固定床微反应装置,以流速为48mL min-1的C3H8/H2/N2(1︰1.25︰4)混合气为反应原料,在590℃和0.11MPa的条件下反应6h,跟踪丙烷转化率和丙烯选择性,分析结果见表1及图5和图6所示。
表1 实施例1得到的PtP/Al2O3催化剂的丙烷转化率和丙烯选择性
反应时间/h | 0.5 | 1 | 1.5 | 2 | 2.5 | 3 | 4 | 6 |
丙烷转化率/% | 36.2 | 35.8 | 34.3 | 32.6 | 31.3 | 29.9 | 28.3 | 27.0 |
丙烯选择性/% | 92.5 | 93.2 | 92.9 | 93.8 | 94.5 | 95.1 | 95.3 | 96.5 |
实施例2
称取13.27mg氯铂酸和2.53mg的磷酸,溶解于642μl乙醇溶液中,等体积浸渍到实施例1中1.1制备的1gAl2O3纳米纤维载体上,浸渍后,室温静置2h,50℃干燥过夜,于20vol%O2/N2气氛中、500℃焙烧4h,然后在20vol%H2/N2氛围、590℃还原2h,得到PtP/Al2O3催化剂,取100mgPtP/Al2O3催化剂,按照实施例1中1.3所述评价丙烷脱氢性能,结果见表2所示。
表2 实施例2得到的PtP/Al2O3催化剂的丙烷转化率和丙烯选择性
反应时间/h | 0.5 | 1 | 1.5 | 2 | 2.5 | 3 | 4 | 6 |
丙烷转化率/% | 38.9 | 37.2 | 36.0 | 35.1 | 33.9 | 32.5 | 31.1 | 29.2 |
丙烯选择性/% | 92.1 | 93.7 | 93.9 | 94.4 | 94.8 | 95.3 | 95.6 | 96.0 |
实施例3
称取13.27mg氯铂酸和12.5mg的磷酸,溶解于642μl乙醇溶液中,等体积浸渍到实施例1中1.1制备的1gAl2O3纳米纤维载体上,浸渍后,室温静置2h,50℃干燥过夜,于20vol%O2/N2气氛中、500℃焙烧4h,然后在20vol%H2/N2氛围、590℃还原2h,得到PtP/Al2O3催化剂。取100mgPtP/Al2O3催化剂,按照实施例1中1.3所述评价丙烷脱氢性能,结果见表3所示。
表3 实施例3得到的PtP/Al2O3催化剂的丙烷转化率和丙烯选择性
反应时间/h | 0.5 | 1 | 1.5 | 2 | 2.5 | 3 | 4 | 6 |
丙烷转化率/% | 36.4 | 35.6 | 35.0 | 34.3 | 33.8 | 31.1 | 30.5 | 28.2 |
丙烯选择性/% | 92.3 | 93.1 | 94 | 94.6 | 95.1 | 95.7 | 96.1 | 96.7 |
实施例4
称取2.53mg的磷酸和13.27mg氯铂酸前驱物溶解于642μl乙醇溶液中,等体积浸渍到实施例1中1.1制备的1gAl2O3纳米纤维载体上,浸渍后,室温静置2h,50℃干燥过夜,于20vol%O2/N2气氛中、500℃焙烧4h,然后在20vol%H2/N2氛围、590℃还原2h,得到PtP/Al2O3催化剂;称取1gPtP/Al2O3催化剂粉末,将其分散到包含0.5g十六烷基三甲基溴化铵、2mL乙醇和0.1mL氨水的100mL水溶液中,30℃下将0.05mL的正硅酸四乙酯逐滴加入上述溶液,连续搅拌16h,经陈化、过滤、干燥,将所得粉体于20vol%O2/N2气氛中、500C焙烧4h,然后在20vol%H2/N2氛围、590℃还原2h,得到PtPSi/Al2O3催化剂,其高分辨透射电镜照片如图2所示,几乎没有观察到明显的金属纳米颗粒的存在。球差校正扫描透射电镜照片(图3)进一步显示,活性物种是以低维纳米簇的形式附着在Al2O3纳米纤维表面。该催化剂EDX元素成像分析(图4)显示铂和磷在空间的分布基本一致,表明两者易形成合金,而组分硅更倾向于覆盖载体表面和活性相。
按照实施例1中1.3所述方法,取PtPSi/Al2O3催化剂100mg评价丙烷脱氢性能,结果见表4以及图5和图6所示。
表4 实施例4得到的PtPSi/Al2O3催化剂的丙烷转化率和丙烯选择性
反应时间/h | 0.5 | 1 | 1.5 | 2 | 2.5 | 3 | 4 | 6 |
丙烷转化率/% | 42.5 | 41.3 | 41.4 | 40.5 | 39.3 | 39.1 | 38.6 | 37.7 |
丙烯选择性/% | 93.9 | 95.0 | 95.0 | 95.5 | 96.3 | 96.6 | 96.8 | 97.0 |
对比实施例1
将13.27mg氯铂酸前驱物溶解于642μl乙醇溶液中,等体积浸渍到1g实施例1中1.1制备的1gAl2O3纳米纤维载体上,浸渍后样品室温静置2h,50℃干燥过夜,处理后样品于20vol%O2/N2气氛中、500℃焙烧4h,然后在20vol%H2/N2氛围、590℃还原2h,得到对比样,标记为Pt/Al2O3催化剂。取100mg Pt/Al2O3催化剂,按照实施例1中1.3所述评价丙烷脱氢性能,结果见表5及图5和图6所示。
表5 对比实施例1得到的Pt/Al2O3催化剂的丙烷转化率和丙烯选择性
反应时间/h | 0.5 | 1 | 1.5 | 2 | 2.5 | 3 | 4 | 6 |
丙烷转化率/% | 33.8 | 32.4 | 30.4 | 28.7 | 25.7 | 23.8 | 21.6 | 17.4 |
丙烯选择性/% | 91.1 | 92.4 | 93.0 | 93.8 | 94.0 | 94.5 | 94.7 | 95.4 |
对比实施例2
称取1g按实施例1中1.1所述方法制备的氧化铝载体,将13.27mg氯铂酸前驱物溶解到642μl乙醇,等体积浸渍到上述所得粉末上,浸渍后样品室温静置2h,50℃干燥过夜,处理后样品于20vol%O2/N2气氛中、500℃焙烧4h,在20vol%H2/N2氛围、590℃还原2h;然后称取1g上述催化剂粉末分散到包含0.5g十六烷基三甲基溴化铵、2mL乙醇和0.1mL氨水的100mL水溶液中,30C下将0.05mL的正硅酸四乙酯逐滴加入上述溶液,连续搅拌16h,经陈化、过滤、干燥,所得粉体于20vol%O2/N2气氛中、500℃焙烧4h,在20vol%H2/N2氛围、590℃还原2h,得到催化剂样品。取100mg样品,按照实施例1中1.3所述评价丙烷脱氢性能,结果见表6所示。
表6 对比实施例2得到的PtSi/Al2O3催化剂的丙烷转化率和丙烯选择性
反应时间/h | 0.5 | 1 | 1.5 | 2 | 2.5 | 3 | 4 | 6 |
丙烷转化率/% | 36.2 | 34.2 | 34.2 | 33.9 | 33.5 | 33.1 | 32.7 | 32.2 |
丙烯选择性/% | 90.6 | 91.7 | 92.8 | 93.3 | 93.6 | 93.8 | 94.2 | 94.6 |
与对比实施例1和对比实施2相比,实施例2制备的磷修饰铂催化剂和实施例4制备的磷硅共修饰铂催化剂不仅显著提升了丙烷脱氢反应的转化率、丙烯选择性和反应的稳定性,同时积碳的生成也明显受到抑制,其中磷硅共修饰铂催化剂在活性、选择性、稳定性以及抗积碳性能方面均呈现出了最优效果(图5-7)。
Claims (9)
1.一种丙烷脱氢制丙烯催化剂,其特征在于:包括载体、活性组分和助剂,所述载体为γ-Al2O3纳米纤维,所述活性组分为铂金属纳米簇,所述助剂为磷,磷与铂形成合金;丙烷脱氢制丙烯催化剂中铂的质量百分含量为0.1 ~ 0.8%,磷的质量百分含量为0.01 ~ 0.4%。
2.如权利要求1所述的一种丙烷脱氢制丙烯催化剂,其特征在于:助剂为磷和硅,丙烷脱氢制丙烯催化剂中铂的质量百分含量为0.1 ~ 0.8%,磷的质量百分含量为0.01 ~ 0.4%,硅的质量百分含量为0.1 ~ 0.8%。
3.一种如权利要求1所述的丙烷脱氢制丙烯催化剂的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:
S1 以无机铝盐、尿素、结构导向剂和水混合,经水热处理、干燥、焙烧得到γ-Al2O3纳米纤维载体;
S2 将铂前驱物、磷前驱物与溶剂混合,浸渍到γ-Al2O3纳米纤维载体表面,室温静置、干燥,得到粉体;将粉体焙烧、还原,得到磷修饰铂的催化剂。
4.如权利要求3所述的丙烷脱氢制丙烯催化剂的制备方法,其特征在于:S1中结构导向剂为含氨基的结构导向剂,结构导向剂与无机铝盐的摩尔比为0 ~ 2 : 1,其中结构导向剂不为0,尿素与无机铝盐的摩尔比为1 ~ 10 : 1,无机铝盐的摩尔浓度为0.01 ~ 1.0 mol/L。
5.如权利要求3所述的丙烷脱氢制丙烯催化剂的制备方法,其特征在于:S1中水热温度为100~200℃,水热时间为12 ~ 48h,焙烧温度为400 ~ 800℃。
6.如权利要求3所述的丙烷脱氢制丙烯催化剂的制备方法,其特征在于:S2中铂前驱物为氯铂酸,磷前驱物为磷酸,溶剂为乙醇,氯铂酸的浓度为0.005 g/mL ~ 0.04 g/mL, 磷酸的浓度为0.0005 g/mL ~ 0.0024 g/mL。
7.一种如权利要求2所述的丙烷脱氢制丙烯催化剂的制备方法,其特征在于,其特征在于:
S1 以无机铝盐、尿素、结构导向剂和水混合,经水热处理、干燥、焙烧得到γ-Al2O3纳米纤维载体;
S2 将铂前驱物、磷前驱物与溶剂混合,浸渍到γ-Al2O3纳米纤维载体表面,室温静置、干燥,得到粉体;将粉体焙烧、还原,得到磷修饰铂的催化剂;
S3,将磷修饰铂的催化剂分散到包含表面活性剂的水溶液中,滴加有机硅源、包覆多孔硅,经陈化、过滤、干燥,得到粉体,将粉体焙烧、还原,得到磷和硅修饰铂的催化剂。
8.如权利要求7所述的丙烷脱氢制丙烯催化剂的制备方法,其特征在于:S3中所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵,有机硅源为正硅酸乙酯,有机硅源和表面活性剂的摩尔比为1: 0.1 ~ 1,反应温度为20 ~ 50°C,反应时间为2 ~ 20 h。
9.根据权利要求1~2任一所述的催化剂应用于丙烷脱氢制丙烯反应,其特征在于:微分固定床反应器中进行,反应温度为500 ~ 650°C,反应压力为0 ~ 0.2MPa,其中反应压力不为0。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201911247082.9A CN110882708B (zh) | 2019-12-09 | 2019-12-09 | 一种丙烷脱氢催化剂及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201911247082.9A CN110882708B (zh) | 2019-12-09 | 2019-12-09 | 一种丙烷脱氢催化剂及其制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110882708A CN110882708A (zh) | 2020-03-17 |
CN110882708B true CN110882708B (zh) | 2021-10-22 |
Family
ID=69751023
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201911247082.9A Active CN110882708B (zh) | 2019-12-09 | 2019-12-09 | 一种丙烷脱氢催化剂及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110882708B (zh) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4210870A4 (en) * | 2020-09-11 | 2024-07-31 | Clegg Alan Mitchell | DEHYDROGENATION CATALYST |
CN112354534B (zh) * | 2020-11-04 | 2023-01-13 | 万华化学集团股份有限公司 | 一种催化剂的制备方法及其在杨梅醛合成中的应用 |
CN113509950A (zh) * | 2021-04-28 | 2021-10-19 | 福州大学 | 一种以非金属元素修饰的氧化铝为载体的镓基催化剂的制备方法 |
CN114011472A (zh) * | 2021-11-22 | 2022-02-08 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种负载型铂纳米簇催化剂的制备及其烷烃无氧脱氢中的应用 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102153119A (zh) * | 2011-05-25 | 2011-08-17 | 中国林业科学研究院林产化学工业研究所 | 一种纤维状介孔氧化铝及其制备方法 |
CN106588545B (zh) * | 2015-10-19 | 2020-02-18 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种丙烷脱氢制丙烯的方法 |
CN107866239B (zh) * | 2016-09-26 | 2020-10-20 | 大连理工大学 | 一种用于低碳烷烃脱氢制烯烃的磷系化合物催化剂、其制备方法及应用 |
CN106512994B (zh) * | 2016-09-27 | 2020-03-03 | 大连理工大学 | 一种抗积碳铂基丙烷脱氢制丙烯催化剂及其制备方法 |
CN109289834A (zh) * | 2018-09-26 | 2019-02-01 | 中国科学院武汉物理与数学研究所 | 一种无模版剂水热合成氧化铝纳米纤维材料的合成方法及其应用 |
-
2019
- 2019-12-09 CN CN201911247082.9A patent/CN110882708B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110882708A (zh) | 2020-03-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110882708B (zh) | 一种丙烷脱氢催化剂及其制备方法 | |
CN101898131B (zh) | 以含Sn氧化铝为载体的脱氢催化剂及其制备方法 | |
CN108067306B (zh) | 一种Pt/ZIF-8@Al2O3催化剂的制备方法及其在催化加氢反应中的应用 | |
CN107185594B (zh) | 一种Ni-Zn-K-Ru/MOF催化剂的制备方法 | |
CN105536811A (zh) | 一种合成气制低碳烯烃的核壳型催化剂及制法和应用 | |
CN110237840A (zh) | 一种铂单原子催化剂的制备及其在丙烷脱氢制丙烯反应中的应用 | |
CN112570031B (zh) | 适用于二氧化碳加氢制高碳烃的催化剂及其制备和应用 | |
CN113058633A (zh) | 氮化硼空心复合材料及其制备方法与应用 | |
CN112264074A (zh) | 一种氮掺杂碳纳米片负载的Fe基催化剂及其制备方法和应用 | |
CN113019412A (zh) | 一种轻质烷烃脱氢制烯烃催化剂、其制备方法及应用 | |
CN109718787B (zh) | 铈/钇稳定的氧化锆载体及催化剂 | |
CN113070093B (zh) | 一种GaN负载Ga改性-Silicalite-1催化剂及其应用 | |
CN114345385A (zh) | 一种石墨型氮化碳负载单原子钴催化剂及其制备方法和应用 | |
CN116474780B (zh) | 一种用于直接co2加氢制乙醇的催化剂及其制备方法、应用 | |
CN109513462B (zh) | 一种用于5-羟甲基糠醛加氢的催化剂及其制备方法和应用 | |
CN115999595B (zh) | 一种磷酸类化合物改性活性炭负载金属催化剂及其制备方法和应用 | |
CN113058634B (zh) | 一种Fe改性-Silicalite-1负载GaN催化剂及其催化应用 | |
CN111229302A (zh) | 一种钴基催化剂及其用途 | |
CN118179537A (zh) | 一种低温乙炔选择性加氢催化剂及其制备方法与应用 | |
CN111135852A (zh) | 载体为棒状介孔分子筛的非贵金属系异丁烷脱氢催化剂及其制法和应用 | |
CN115869949A (zh) | 一种负载型单原子铜基催化剂及其制备方法和应用 | |
CN113731407A (zh) | 一种TiO2基贵金属催化剂及其制备方法和应用 | |
CN111054350A (zh) | 一种Cu-ZnO/凹凸棒石粘土复合催化剂及其制备方法与应用 | |
CN114749191B (zh) | 一种Ni/P-凹凸棒石粘土催化剂及其制备方法和应用 | |
CN116440937B (zh) | 一种简单的加氢催化剂载体的制备方法及应用 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |