丙烷脫氫體系中Pt系催化劑的性能與反應(yīng)機(jī)理研究.pdf

1、由于丙烯下游產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)丙烯的需求量不斷增長(zhǎng)。丙烷脫氫工藝(PDH)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，而積碳和催化穩(wěn)定性低是其亟需解決的主要問題。本論文著重對(duì)Pt基催化劑催化丙烷脫氫制丙烯的催化性能和反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了研究，以進(jìn)一步提高其活性和穩(wěn)定性。
　　首先，研究了TiO2的加入對(duì)Pt/Al2O3催化劑催化丙烷脫氫反應(yīng)性能的影響和作用機(jī)理。TiO2的引

2、入提高了丙烯的選擇性及催化劑的穩(wěn)定性，這是由于部分還原得到的TiOx(x＜2)物種將電子轉(zhuǎn)移至Pt原子，電子密度增大的Pt原子能夠抑制丙烯在活性位上的吸附，從而減少深度脫氫和氫解等副反應(yīng)的發(fā)生；同時(shí)，有助于促進(jìn)積碳或積碳前驅(qū)體由金屬表面向載體表面遷移。然而，TiO2的加入增強(qiáng)了催化劑的酸性，尤其是增加了強(qiáng)酸位的數(shù)量。進(jìn)而促使反應(yīng)過程中積碳增加，造成催化劑表面覆蓋和孔道堵塞。TiO2的電子作用與酸性位作用之間存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。最優(yōu)的TiO2添

3、加量為10wt％，此時(shí)丙烯的選擇性可以達(dá)到89.5%，而失活常數(shù)kd(h-1)僅為0.09。
　　其次，研究了Ga助劑對(duì)Pt/CeO2-Al2O3催化劑的丙烷脫氫性能的提升作用。Ga助劑的加入不但能夠提高CeO2的還原性能，同時(shí)還可以修飾Pt納米顆粒，改進(jìn)其催化性能，進(jìn)而提高催化劑的目標(biāo)產(chǎn)物選擇性及抗積碳能力。結(jié)果表明， Ga3+離子能夠進(jìn)入CeO2的晶格，提高CeO2的儲(chǔ)氧能力(OSC)和氧移動(dòng)能力(OM)。CeO2還原性能的提