Pt系催化劑催化丙烷脫氫反應(yīng)機理研究.pdf

1、由于丙烯下游產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，市場對丙烯的需求量不斷增長。丙烷脫氫工藝作為生產(chǎn)丙烯的主要替代工藝之一，受到了越來越多的關(guān)注。Pt基催化劑是丙烷脫氫工藝工業(yè)化的主要催化劑之一，而積碳和催化性能不穩(wěn)定是其亟需解決的主要問題。因此，對Pt基催化劑催化性能和反應(yīng)機理進行研究具有重大的意義和價值。本論文著重對Pt基催化劑催化丙烷脫氫制丙烯的反應(yīng)機理進行了研究。
　　首先，通過控制載體的酸位以研究載體酸位對催化劑積碳過程的影響。通過對比普通焙燒

2、和高溫水蒸氣處理的催化劑，揭示高溫水蒸氣處理對Al2O3載體酸位的影響。高溫水蒸氣的處理并未過多引起活性位的性質(zhì)的變化，從而使兩種催化劑具有相似的活性、選擇性和金屬分散度。NH3-TPD表征證明高溫水蒸氣處理減弱了載體上酸位的量，TPO表征則證明了高溫水蒸氣的處理影響積碳在活性組分表面和載體表面的分配。從而證明積碳前驅(qū)體最初形成于活性組分的表面，而后遷移或溢出到載體的表面，進行進一步的脫氫縮合反應(yīng)，最終形成 C/H比更高、更難氧化的積碳

3、類型。
　　其次，研究了銅助劑對Pt/Al2O3催化劑對于丙烷脫氫反應(yīng)的催化性能的優(yōu)化作用，并作出了機理解釋。銅助劑的引入，提高了丙烯的選擇性、收率及反應(yīng)的穩(wěn)定性。其中最優(yōu)的銅負(fù)載量為0.5 wt％，反應(yīng)260 min時，Pt-Cu/Al2O3催化劑丙烯選擇性為90.8%，丙烯收率為36.5%。Pt-Cu/Al2O3催化劑的抗積碳性能有所提升，這主要是由于Pt-Cu金屬間的相互作用抑制了丙烯的吸附，減少了積碳的生成。此外，銅助劑的

4、加入提高了C-C斷鍵過程的能壘值，抑制了反應(yīng)過程中副產(chǎn)物的生成，提高了丙烯的選擇性及收率。
　　此外，通過利用原位表征進一步證明和闡述銅助劑提升催化性能的機理。通過TPSR表征說明銅助劑能夠降低丙烷生成副產(chǎn)物的反應(yīng)活化能，進而抑制了副產(chǎn)物生成。通過in-situ FTIR表征及C3H6-TPD測試結(jié)果則可進一步證明，銅助劑的加入，降低了丙烯在表面活性金屬的脫附熱，減少了丙烯的吸附并抑制了積碳前驅(qū)體的形成，這對催化劑的穩(wěn)定性及丙烯的