CN114425409B - 一种用于饱和芳烃脱氢生产不饱和芳烃的催化剂及其应用 - Google Patents

一种用于饱和芳烃脱氢生产不饱和芳烃的催化剂及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于饱和芳烃脱氢生产不饱和芳烃的催化剂，包含，惰性内核，和包裹在内核外的壳层，所述壳层包含铂系金属活性组分、硅铝分子筛和比表面积低于10m2/g的惰性氧化铝；其中，所述铂系金属活性组分仅与硅铝分子筛相结合，且所述铂系金属活性组分的粒径在5nm以下，主要解决现有技术中壳层中铂系金属活性组分长时间使用后晶粒长大导致催化活性降低的问题。

Description

一种用于饱和芳烃脱氢生产不饱和芳烃的催化剂及其应用
技术领域
本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种可用于用于饱和芳烃脱氢生产不饱和芳烃的(薄壳型)催化剂。
背景技术
苯乙烯是一种重要的基本有机化工原料，广泛用于生产塑料、橡胶和树脂等。乙苯催化脱氢是生产苯乙烯的最主要方法。乙苯脱氢生成苯乙烯和氢气是一个吸热反应，因而催化剂的床层温度在反应过程中会明显降低，从而导致了原料转化率的降低。提高反应温度可提高乙苯的单程转化率，但仍受到热力学平衡的限制。而控制反应温度的一种更为有效的方法是在反应中通入氧气或者含有氧气的气体选择性氧化氢气，即催化燃烧在脱氢过程中产生的氢气，从而提高反应温度，促使平衡移动，进而提高乙苯脱氢生产苯乙烯的转化率。
该工艺方法的关键就是氢气选择性氧化催化剂，该催化剂种类多样，其中活性组分在催化剂上非均匀分布的薄壳型氢气选择性氧化催化剂效果显著。这种结构使得原料和产物具有更短的扩散路径，烷烃或芳烃在催化剂上停留的时间缩短，减少副反应的发生，提高氧气氧化氢气的选择性；同时该结构有利于氢气燃烧放出的热量快速扩散。
这类催化剂有很多，例如中国专利CN104888768A公开了一种氧化催化剂及其制备方法和应用，通过控制钯盐溶液的pH值和采用分步接触的制备方式制备了含钯和第二金属的蛋壳型氧化铝催化剂，该催化剂应用的反应条件温和，适用于200摄氏度以下的氢气选择性氧化反应，尤其适合于除去CO气体中的氢气，但不适应于芳烃生产中氢气选择性氧化反应的高温环境，并且该催化剂颗粒细小，在生产应用中存在压降大的问题。专利CN1927455A提供了一种薄壳型氢氧化催化剂的制备方法，通过采用将IA族碱金属氢氧化物溶液作为沉淀剂对选自α－氧化铝、二氧化硅、菁青石、莫来石或尖晶石中至少一种载体进行预处理，然后采用铂锡络合物溶液作为浸渍液对处理过的载体进行浸渍，浸渍完成后将催化剂前体在150～550℃下进行水热处理，最终在400～700℃下焙烧，该方法制得的催化剂具有活性组分在载体外表面薄壳中分布均匀，并且该薄壳层的厚度可以在一定范围内进行调节，该催化剂的活性组分粒径分布较宽，存在氢气转化率还不够高的不足。
对于活性组分集中在表面的薄壳型催化剂，要保持长期稳定的催化活性，除了如专利CN102040462A中通过加强惰性载体的内核和多孔涂层材料外层间粘结效果的技术手段来防止催化剂磨耗率增加、壳层开裂、剥落等原因造成活性组分流失，还需要活性组分金属具有高的分散度。这通常采用具有高比表面积的壳层材料，通过这种材料的吸附能力吸附催化剂活性组分前驱体，经一定温度焙烧后得到活性组分分散良好的催化剂。专利CN101491778A及CN101428216A中要求涂层材料比表面积50～200米2/克，专利CN102463143B中的涂层材料比表面积大于150米2/克，且优先控制在150～300米2/克。活性组分分散度高，活性组分的晶粒就小，催化剂性能就好。研究人员在研究氢选择性氧化催化剂失活机理(DOI:10.3969/j.issn.1001-7631.2006.02.006)时发现，催化剂失活的主要原因是催化剂长期处于高温和水蒸气环境中时，强烈的水热作用会使活性组分晶粒逐渐团聚长大，导致催化剂性能下降。专利CN1927455A在催化剂中添加氧化锡等助剂，来阻碍活性组分团聚，但由于活性组分负载在涂层材料上是通过吸附作用实现，仍无法完全避免活性组分迁移。
中国专利CN101491758B报道了用于生产苯乙烯过程中氢气选择性氧化反应的催化剂，该催化剂采用惰性载体的内核和结合在内核上的多孔涂层材料外层构成层状复合载体，并在层状复合载体外层上负载选自钌、铑、钯、锇、铱、铂中的至少一种铂系金属和选自碱金属、碱土金属中至少一种修饰剂及选自IVA化合物中至少一种和选自镧系化合物至少一种为助催化剂的技术方案来解决催化剂使用效率低、寿命短及原料损失率高的问题，该催化剂元素组成复杂，制造工艺流程长，生产成本较大。
上述专利制备的催化剂用于氢气选择性氧化时，催化剂活性组分颗粒在长期使用时发生团聚、粒径长大，长期稳定性难以保持，影响了其在工业化过程中的长周期运行；保持高的氢气选择性，减少原料芳烃损失率，特别是在资源、能源日益紧张的情况下显得更加重要；同时，减少催化剂制造工序、降低成本也是一个重要方面。
发明内容
本发明的目的是一种新催化剂，解决现有技术中存在的上述问题，尤其是催化剂的长期稳定性。
为了实现本发明的目的，本发明的第一方面提供了一种用于饱和芳烃脱氢生产不饱和芳烃的催化剂，包含，
惰性内核，和
包裹在内核外的壳层，所述壳层包含铂系金属活性组分、硅铝分子筛和比表面积低于10m2/g的惰性氧化铝；
其中，所述铂系金属活性组分仅与硅铝分子筛相结合，且所述铂系金属活性组分的粒径在5nm以下。
在本发明中，所述“铂系金属活性组分仅与硅铝分子筛相结合，”指的是铂系金属活性组分嵌入到硅铝分子筛的晶格中，因此铂系金属活性组分更难迁移，从而增加铂颗粒团聚长大的难度。
此外，本发明的壳层结构中特别使用了低比表面积的惰性氧化铝(比表面积低于10m2/g)，这是因为与高比表面积的氧化铝结合时，铂系金属活性组分主要通过吸附作用结合在氧化铝表面，催化剂在长期高温反应条件下使用，尤其在有大量水蒸气存在的饱和芳烃脱氢反应中，铂系金属活性组分容易发生迁移而团聚。并且，高比表面积的氧化铝往往具有酸性，催化剂的酸性不利于保持高的氧气选择性，会造成原料饱和芳烃及脱氢产物不饱和芳烃的损失。
在本发明中铂系金属活性组分的粒径在5nm以下，粒径越小，氢气转化率和氧气选择性越好，即催化剂活性越好。催化剂失活主要因为粒径长大，保持小的粒径即保持了催化剂的稳定性。
在本发明的上述技术方案的一个优选实施方式中，所述惰性内核为选自α-氧化铝、碳化硅、尖晶石、莫来石或堇青石中的至少一种，以重量百分比计，惰性内核用量为薄壳型催化剂重量的75％～90％。
在本发明的上述技术方案的一个优选实施方式中，所述结合铂系金属活性组分的硅铝分子筛占壳层重量的5％～50％。在本发明的壳层中，用惰性氧化铝“稀释”结合铂系金属活性组分的硅铝分子筛，宏观上分散铂系金属活性组分，进一步防止铂系金属活性组分团聚长大。
在本发明的上述技术方案的一个优选实施方式中，所述铂系金属活性组分为选自钌、铑、锇、铂和钯中的一种；所述铂系金属含量为催化剂重量的0.05-0.5％。在本发明中，铂系金属是主要活性组分，含量多少影是影响催化剂活性的关键因素。含量过少，催化剂活性不够；含量过多，催化剂成本增加，同时也不利于得到小粒径铂系金属颗粒，对催化活性也不利。经过本发明的发明人的实验性的探索，0.05-0.5％是该催化剂合适的量的范围。
在本发明的上述技术方案的一个优选实施方式中，所述硅铝分子筛为选自ZSM-5、ZSM-22、β-分子筛、SBA-15中的一种。
在本发明的上述技术方案的一个优选实施方式中，所述壳层中含有惰性氧化铝，所述惰性氧化铝选自α-氧化铝、θ-氧化铝和κ-氧化铝中的至少一种。
为了实现本发明的目的，本发明的第二方面还提供了一种所述用于饱和芳烃脱氢生产不饱和芳烃的催化剂的制备方法，包括：
a)将硅铝分子筛与铂系金属前驱体水溶液离子交换，经过洗涤、干燥、焙烧后得到结合铂系金属活性组分的硅铝分子筛；
b)将步骤a)中得到的含铂系金属活性组分的硅铝分子筛与惰性氧化铝以及粘结剂在水中混合得到涂层材料悬浮液。
c)将步骤b)中得到涂层材料悬浮液涂覆到惰性内核上，并经过干燥、焙烧得到所述薄壳型催化剂。
在本发明的上述技术方案的一个优选实施方式中，所述步骤a)中铂系金属前驱体为选自铂系金属的氯化物或含氯及铂系金属的酸中的至少一种。
在本发明的上述技术方案的一个优选实施方式中，所述步骤a)中铂系金属前驱体为选自氯化铂、氯化钌、氯化铑、氯化锇、氯化钯、氯铂酸和氯钯酸中的至少一种。
在本发明的上述技术方案的一个优选实施方式中，步骤a)中铂系金属前驱体水溶液的浓度为0.05～0.5mol/L。
在本发明的上述技术方案的一个优选实施方式中，其特征在于，步骤a)中离子交换条件为，60℃～100℃离子交换4～24小时。
在本发明的上述技术方案的一个优选实施方式中，其特征在于，步骤a)中的焙烧温度为300～600℃。在本发明中，步骤a)中的焙烧为了使铂系金属与分子筛牢固结合，从而在b)中的制备涂层材料悬浮液过程中铂系金属不会从分子筛中溶出而与惰性氧化铝结合。
在本发明的上述技术方案的一个优选实施方式中，步骤b)中的粘结剂选自硅酸钠、硅酸钾、硅溶胶或铝溶胶中的至少一种。
在本发明的上述技术方案的一个优选实施方式中，步骤b)中粘结剂的添加量占涂层材料悬浮液固体含量的0.5～5％。粘结剂在上述范围内，分子筛和惰性氧化铝材料能够牢固结合到内核表面，又不明显影响分子筛和惰性氧化铝间的配比。
在本发明的上述技术方案的一个优选实施方式中，步骤c)中的焙烧温度为550～800℃。步骤c)的焙烧温度控制在上述范围内，能够使铂系活性组分能达到催化剂的反应性能，同时让粘结剂发挥其使涂层与内核牢固结合的作用。
为了实现本发明的目的，本发明的第三方面进一步提供了一种所述的薄壳型催化剂或所述的方法制备得到的薄壳型催化剂用于饱和芳烃脱氢生产不饱和芳烃中的应用。
具体的所述应用中，饱和芳烃脱氢生产不饱和芳烃过程中的氢气选择性氧化而消除，选择性氧化反应的条件包括在反应温度520～650℃，反应压力20～200kPa，液体反应空速0.1～10h-1。
与现有技术相比，本发明的具有壳层中铂系金属活性组分晶粒不易长大的特点，催化剂长时间使用仍然能够保持高活性和选择性，有效地解决了催化剂长期稳定性问题。
附图说明
图1为本发明的催化剂的透射电子显微镜。
图1A为实施例1中的催化剂A的电子投射显微镜图；
图1B为实施例1中的催化剂A在800℃水热处理24小时，得到催化剂A-1得到的透射电子显微镜图；
图1C为比较例1中的催化剂A’在800℃水热处理24小时，得到催化剂A’-1得到的透射电子显微镜图。
具体实施方式
为了更好理解本发明，下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
实施例1
将15g ZSM-5分子筛粉末加入到600mL 80℃0.1mol/L的氯铂酸水溶液，在搅拌状态下离子交换8小时。离子交换后过滤，用1L去离子水洗涤过滤后的固体，再次过滤。在120℃干燥洗涤过滤的固体，随后500℃焙烧4小时。冷却后将成团块的固体研磨成细粉，得到结合Pt的ZSM-5分子筛。
称取上述步骤得到结合Pt的ZSM-5分子筛10g，再称取比表面为8m2/g的α-氧化铝40g，加入到200mL水中搅拌分散，再加入7.5g 20％的铝溶胶，搅拌1个小时，得到涂层材料悬浮液。
取上述步骤得到的涂层材料悬浮液176g，用喷涂的方式涂覆到200g堇青石内核上。随后120℃干燥2h，再650℃焙烧6小时。得到内核占85％催化剂A。ICP分析催化剂A中Pt含量为0.2w.t.％。
用透射电镜表征催化剂A上Pt颗粒，图1A，测量统计Pt的平均粒径为3.5nm。
取30mL催化剂A，将催化剂800℃水热处理24小时，得到催化剂A-1(验证催化剂老化性能的方法)。用透射电镜表征催化剂A-1上Pt颗粒，图1B，测量统计Pt的平均粒径为3.8nm。
实施例2
将15g ZSM-5分子筛粉末加入到500mL 80℃0.2mol/L的氯铂酸水溶液，在搅拌状态下离子交换8小时。离子交换后过滤，用1L去离子水洗涤过滤后的固体，再次过滤。在120℃干燥洗涤过滤的固体，随后500℃焙烧4小时。冷却后将成团块的固体研磨成细粉，得到结合Pt的ZSM-5分子筛。
称取上述步骤得到结合Pt的ZSM-5分子筛10g，再称取比表面为8m2/g的α-氧化铝40g，加入到200mL水中搅拌分散，再加入7.5g 20％的铝溶胶，搅拌1个小时，得到涂层材料悬浮液。
取上述步骤得到的涂层材料悬浮液176g，用喷涂的方式涂覆到105g堇青石内核上。随后120℃干燥2h，再650℃焙烧6小时。得到内核占75％催化剂B。ICP分析催化剂B中Pt含量为0.5w.t.％。
用透射电镜表征催化剂B上Pt颗粒，测量统计Pt的平均粒径为4.2nm。
取30mL催化剂B，将催化剂800℃水热处理24小时，得到催化剂B-1(验证催化剂老化性能的方法)。用透射电镜表征催化剂B-1上Pt颗粒，测量统计Pt的平均粒径为4.6nm。
实施例3
将15g ZSM-5分子筛粉末加入到600mL 80℃0.12mol/L的氯铂酸水溶液，在搅拌状态下离子交换8小时。离子交换后过滤，用1L去离子水洗涤过滤后的固体，再次过滤。在120℃干燥洗涤过滤的固体，随后500℃焙烧4小时。冷却后将成团块的固体研磨成细粉，得到结合Pt的ZSM-5分子筛。
称取上述步骤得到结合Pt的ZSM-5分子筛10g，再称取比表面为5m2/g的α-氧化铝40g，加入到200mL水中搅拌分散，再加入7.5g 20％的铝溶胶，搅拌1个小时，得到涂层材料悬浮液。
取上述步骤得到的涂层材料悬浮液176g，用喷涂的方式涂覆到105g堇青石内核上。随后120℃干燥2h，再650℃焙烧6小时。得到内核占75％催化剂C。ICP分析催化剂C中Pt含量为0.4w.t.％。
用透射电镜表征催化剂C上Pt颗粒，测量统计Pt的平均粒径为3.9nm。
取30mL催化剂C，将催化剂800℃水热处理24小时，得到催化剂A-1(验证催化剂老化性能的方法)。用透射电镜表征催化剂C-1上Pt颗粒，测量统计Pt的平均粒径为4.0nm。
实施例4
将15g ZSM-5分子筛粉末加入到500mL 80℃0.05mol/L的氯铂酸水溶液，在搅拌状态下离子交换8小时。离子交换后过滤，用1L去离子水洗涤过滤后的固体，再次过滤。在120℃干燥洗涤过滤的固体，随后500℃焙烧4小时。冷却后将成团块的固体研磨成细粉，得到结合Pt的ZSM-5分子筛。
称取上述步骤得到结合Pt的ZSM-5分子筛10g，再称取比表面为8m2/g的α-氧化铝40g，加入到200mL水中搅拌分散，再加入7.5g 20％的铝溶胶，搅拌1个小时，得到涂层材料悬浮液。
取上述步骤得到的涂层材料悬浮液176g，用喷涂的方式涂覆到320g堇青石内核上。随后120℃干燥2h，再650℃焙烧6小时。得到内核占90％催化剂D。ICP分析催化剂D中Pt含量为0.05w.t.％。
用透射电镜表征催化剂D上Pt颗粒，测量统计Pt的平均粒径为1.5nm。
取30mL催化剂D，将催化剂800℃水热处理24小时，得到催化剂D-1(验证催化剂老化性能的方法)。用透射电镜表征催化剂D-1上Pt颗粒，测量统计Pt的平均粒径为1.7nm。
实施例5
将15g ZSM-5分子筛粉末加入到600mL 80℃0.1mol/L的氯铂酸水溶液，在搅拌状态下离子交换8小时。离子交换后过滤，用1L去离子水洗涤过滤后的固体，再次过滤。在120℃干燥洗涤过滤的固体，随后500℃焙烧4小时。冷却后将成团块的固体研磨成细粉，得到结合Pt的ZSM-5分子筛。
称取上述步骤得到结合Pt的ZSM-5分子筛10g，再称取比表面为5m2/g的α-氧化铝40g，加入到200mL水中搅拌分散，再加入7.5g 20％的铝溶胶，搅拌1个小时，得到涂层材料悬浮液。
取上述步骤得到的涂层材料悬浮液176g，用喷涂的方式涂覆到200g堇青石内核上。随后120℃干燥2h，再650℃焙烧6小时。得到内核占85％催化剂E。ICP分析催化剂E中Pt含量为0.1w.t.％。
用透射电镜表征催化剂E上Pt颗粒，测量统计Pt的平均粒径为2.0nm。
取30mL催化剂E，将催化剂800℃水热处理24小时，得到催化剂E-1(验证催化剂老化性能的方法)。用透射电镜表征催化剂E-1上Pt颗粒，测量统计Pt的平均粒径为2.1nm。
比较例1
称取比表面为230m2/g的γ-氧化铝50g，加入到200mL水中搅拌1个小时，得到涂层材料悬浮液。取悬浮液176g用喷涂的方式涂覆到200g堇青石内核上，120℃干燥2h，再650℃焙烧6小时。得到内核占85％的涂层载体。称取0.265g氯铂酸加30g水溶解，加入50g涂层载体等量浸渍，120℃干燥4h，再650℃焙烧6小时，得到Pt含量为0.2w.t.％催化剂A’。
A’上Pt的平均粒径为3.2nm。
以实施例1同样的方法水热处理催化剂A’得到催化剂A’-1，A’-1电镜结果为图1C，Pt的平均粒径为12.5nm。
比较例2
将15g ZSM-5分子筛粉末加入到600mL 80℃0.1mol/L的氯铂酸水溶液，在搅拌状态下离子交换8小时。离子交换后过滤，用1L去离子水洗涤过滤后的固体，再次过滤。在120℃干燥洗涤过滤的固体，随后500℃焙烧4小时。冷却后将成团块的固体研磨成细粉，得到结合Pt的ZSM-5分子筛。
称取上述步骤得到结合Pt的ZSM-5分子筛10g，再称取比表面为42m2/g的α-氧化铝40g，加入到200mL水中搅拌分散，再加入7.5g 20％的铝溶胶，搅拌1个小时，得到涂层材料悬浮液。
取上述步骤得到的涂层材料悬浮液176g，用喷涂的方式涂覆到200g堇青石内核上。随后120℃干燥2h，再650℃焙烧6小时。得到内核占85％催化剂B’。ICP分析催化剂B’中Pt含量为0.1w.t.％。
用透射电镜表征催化剂B’上Pt颗粒，测量统计Pt的平均粒径为2.0nm。
取30mL催化剂B’，将催化剂800℃水热处理24小时，得到催化剂B’-1(验证催化剂老化性能的方法)。用透射电镜表征催化剂B’-1上Pt颗粒，测量统计Pt的平均粒径为2.1nm。
比较例3
将15g ZSM-5分子筛粉末加入到300mL 80℃0.1mol/L的氯铂酸水溶液，在搅拌状态下离子交换8小时。离子交换后过滤，用1L去离子水洗涤过滤后的固体，再次过滤。在120℃干燥洗涤过滤的固体，随后500℃焙烧4小时。冷却后将成团块的固体研磨成细粉，得到结合Pt的ZSM-5分子筛。
称取上述步骤得到结合Pt的ZSM-5分子筛10g，再称取比表面为8m2/g的α-氧化铝40g，加入到200mL水中搅拌分散，再加入7.5g 20％的铝溶胶，搅拌1个小时，得到涂层材料悬浮液。
取上述步骤得到的涂层材料悬浮液176g，用喷涂的方式涂覆到80g堇青石内核上。随后120℃干燥2h，再650℃焙烧6小时。得到内核占70％催化剂C’。ICP分析催化剂C’中Pt含量为0.1w.t.％。
用透射电镜表征催化剂C’上Pt颗粒，测量统计Pt的平均粒径为1.9nm。
取30mL催化剂C’，将催化剂800℃水热处理24小时，得到催化剂C’-1(验证催化剂老化性能的方法)。用透射电镜表征催化剂C’-1上Pt颗粒，测量统计Pt的平均粒径为2.0nm。
比较例4
将15g ZSM-5分子筛粉末加入到500mL 80℃0.2mol/L的氯铂酸水溶液，在搅拌状态下离子交换8小时。离子交换后过滤，用1L去离子水洗涤过滤后的固体，再次过滤。在120℃干燥洗涤过滤的固体，随后500℃焙烧4小时。冷却后将成团块的固体研磨成细粉，得到结合Pt的ZSM-5分子筛。
称取上述步骤得到结合Pt的ZSM-5分子筛10g，再称取比表面为8m2/g的α-氧化铝40g，加入到200mL水中搅拌分散，再加入7.5g 20％的铝溶胶，搅拌1个小时，得到涂层材料悬浮液。
取上述步骤得到的涂层材料悬浮液176g，用喷涂的方式涂覆到670g堇青石内核上。随后120℃干燥2h，再650℃焙烧6小时。得到内核占95％催化剂D’。ICP分析催化剂D’中Pt含量为0.1w.t.％。
用透射电镜表征催化剂D’上Pt颗粒，测量统计Pt的平均粒径为4.8nm。
取30mL催化剂D’，将催化剂800℃水热处理24小时，得到催化剂D’-1(验证催化剂老化性能的方法)。用透射电镜表征催化剂D’-1上Pt颗粒，测量统计Pt的平均粒径为6.8nm。
应用例
将实施例和对比例中制备得到的催化剂分别用于乙苯脱氢生成苯乙烯的生产中，具体工艺如下所示。
催化选择性氧化饱和芳烃乙苯脱氢生产不饱和芳烃苯乙烯过程中的氢气在不锈钢反应管内进行，催化剂填装量30mL。反应原料组成摩尔含量为苯乙烯2.4％，乙苯5.4％，苯和甲苯0.08％，氢气2.4％，氧气1.1％，氮气0.11％，水88.51％。反应温度580℃，反应压力100kPa，空速3h-1。得到的结果如下表1所示。
得到的结果为
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (9)

1.一种用于饱和芳烃脱氢生产不饱和芳烃的催化剂，包含，
惰性内核，和
包裹在内核外的壳层，所述壳层包含铂系金属活性组分、硅铝分子筛和比表面积低于10m2/g的惰性氧化铝；结合铂系金属活性组分的硅铝分子筛占壳层重量的5％～50％；
其中，所述铂系金属活性组分仅与硅铝分子筛相结合，且所述铂系金属活性组分的粒径在5nm以下；
所述催化剂的制备方法，包括：
a)将硅铝分子筛与铂系金属前驱体水溶液离子交换，经过洗涤、干燥、焙烧后得到结合铂系金属活性组分的硅铝分子筛；
b)将步骤a）中得到的含铂系金属活性组分的硅铝分子筛与惰性氧化铝以及粘结剂在水中混合得到涂层材料悬浮液；
c)将步骤b）中得到涂层材料悬浮液涂覆到惰性内核上，并经过干燥、焙烧得到薄壳型催化剂；
步骤a)中的焙烧温度为300～600℃；步骤c)中的焙烧温度为550～800℃。
2.根据权利要求1所述的催化剂，其中，所述惰性内核为选自α-氧化铝、碳化硅、尖晶石、莫来石或堇青石中的至少一种，以重量百分比计，惰性内核用量为催化剂重量的75％～90％。
3.根据权利要求1或2所述的催化剂，其中，所述铂系金属活性组分为选自钌、铑、锇、铂和钯中的一种；所述铂系金属含量为催化剂重量的0.05-0.5%。
4.根据权利要求1或2所述的催化剂，其中，所述硅铝分子筛为选自ZSM-5、ZSM-22、β-分子筛和SBA-15中的至少一种。
5.根据权利要求1或2所述的催化剂，其特征在于，所述壳层中含有惰性氧化铝，所述惰性氧化铝选自α-氧化铝、θ-氧化铝和κ-氧化铝中的至少一种。
6.一种根据权利要求1-5中任一项所述的催化剂的制备方法，包括：
a)将硅铝分子筛与铂系金属前驱体水溶液离子交换，经过洗涤、干燥、焙烧后得到结合铂系金属活性组分的硅铝分子筛；
b)将步骤a）中得到的含铂系金属活性组分的硅铝分子筛与惰性氧化铝以及粘结剂在水中混合得到涂层材料悬浮液；
c)将步骤b）中得到涂层材料悬浮液涂覆到惰性内核上，并经过干燥、焙烧得到薄壳型催化剂。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述步骤a）中铂系金属前驱体为选自铂系金属的氯化物或含氯及铂系金属的酸中的至少一种。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述步骤a）中铂系金属前驱体为选自氯化铂、氯化钌、氯化铑、氯化锇、氯化钯、氯铂酸和氯钯酸中的至少一种；和/或
所述步骤b）中的粘结剂为选自硅酸钠、硅酸钾、硅溶胶和铝溶胶中的至少一种。
9.一种根据权利要求1-5所述的中任一项所述的催化剂或根据权利要求6-8中任一项所述的方法制备得到的催化剂用于饱和芳烃脱氢生产不饱和芳烃中的应用。
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