焙燒（類）水滑石負載鉑銦雙金屬丙烷脫氫催化劑的研究.pdf

1、最近幾年，低烷烴轉(zhuǎn)變成增值的烯烴已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注，因為輕烷烴被廣泛地利用在聚合物工業(yè)和其他商業(yè)化學(xué)品領(lǐng)域作為稀有材料。目前，對丙烷脫氫(PDH)的研究主要集中在制備高效的催化劑去獲得可觀的丙烯收率。在所有的丙烷脫氫催化劑中，Pt基催化劑是最有前景的催化劑，尤其在銦助劑加入之后催化劑的催化性能進一步得到改善。
　　合成了不同Mg/Al比的焙燒的鎂鋁水滑石載體(Mg(Al)O-x)，再負載PtIn組分制得PtIn/Mg(Al)O-

2、x催化劑。催化劑經(jīng)歷各種表征測試并應(yīng)用于丙烷脫氫反應(yīng)。結(jié)果表明，Mg/Al比能夠顯著地影響丙烷脫氫PtIn/Mg(Al)O-x催化劑的結(jié)構(gòu)性質(zhì)和催化性能?？梢园l(fā)現(xiàn)，PtIn/Mg(Al)O-4催化劑（Mg/Al摩爾比為4∶1）擁有納米片狀結(jié)構(gòu)、最高的比表面積、最小的平均金屬顆粒尺寸(2.5 nm)、最高的Pt分散度、和諧的酸堿性質(zhì)和良好的金屬物種還原性質(zhì)。同時，PtIn/Mg(Al)O-4催化劑擁有最高的丙烷轉(zhuǎn)化率和丙烯選擇性，在12小

3、時單程反應(yīng)中幾乎沒有失活。此外，PtIn/Mg(Al)O-4催化劑擁有良好的再生性能，在8次反應(yīng)-再生循環(huán)后，其丙烷初始和最終轉(zhuǎn)化率仍能達到66.4％和43.5％，丙烯選擇性保持在95％之上。
　　利用各種物理化學(xué)表征手段去探索PtIn/Mg(Al)O催化劑的活性變化原因和結(jié)構(gòu)活性之間的關(guān)系。利用機理圖提出活性誘導(dǎo)和失活的原理。XPS結(jié)果證明，在整個脫氫反應(yīng)過程中，PtIn/Mg(Al)O催化劑表面的In的化合價幾乎沒有發(fā)生變化。

4、PtIn/Mg(Al)O催化劑的催化活性經(jīng)歷上升、穩(wěn)定和下降三個階段?；钚缘淖兓瘹w因于催化劑金屬顆粒尺寸的改變、積碳沉積狀態(tài)的改變、比表面積的改變和結(jié)晶相的改變。
　　合成Mg(Al)O-pX載體過程中調(diào)變共沉淀pH值從6到12，研究pH值對制得催化劑結(jié)構(gòu)和性能的影響?？梢园l(fā)現(xiàn)，共沉淀pH值能夠很大程度上影響結(jié)晶相、比表面積、表觀形貌、表面酸性分布、金屬相的還原性質(zhì)、表面化學(xué)價態(tài)、金屬顆粒分布和積碳形成，從而導(dǎo)致催化性能的變化。當(dāng)

5、共沉淀pH值為8時，催化劑因為擁有最適合的結(jié)晶相和比表面積、最低的強酸和零價In比例、最強的金屬載體作用、最高的Pt分散度、最小的Pt顆粒尺寸、最佳的Pt顆粒分布和最低的積碳量，從而擁有最佳的催化性能。此外，PtIn/Mg(Al)O-p8催化劑的存在，整個28小時脫氫反應(yīng)中消耗0.60 mol的丙烷能夠獲得0.37 mol的丙烯。
　　調(diào)變共沉淀過程中的Zn/Al比制備Zn(Al)O-x載體，然后負載PtIn雙組份制得PtIn/Z

6、n(Al)O-x催化劑。通過表征分析和活性評價測試可以發(fā)現(xiàn)，Zn/Al比能夠顯著地影響丙烷脫氫PtIn/Zn(Al)O-x催化劑的結(jié)構(gòu)性質(zhì)和催化性能。PtIn/Zn(Al)O-2催化劑（Zn/Al摩爾比為2∶1）擁有用合適的比表面積和結(jié)晶相、最佳的弱酸和中強酸比例、最佳的Pt還原性質(zhì)和最強的金屬載體相互作用，導(dǎo)致其擁有最佳的催化性能，其初始丙烷轉(zhuǎn)化率達30.5％，丙烯選擇性大于93.0％。然而，PtIn/Zn(Al)O-1催化劑呈現(xiàn)最高