B修饰的ZrO2及其制备pH值对PtSn/B-ZrO2丙烷脱氢反应 性能的影响

• 作者: 包信和 潘秀莲 纪中海 苗登云 高丽君
• 来源期刊: 催化学报
• 关键词: 丙烷脱氢 Pt-Sn 丙烯 载体 稳定性
• 年，卷（期）: 2020,（4）
• 所属期刊栏目: 论文
• 页码范围: 744-754
• 页数: 11页
• 字数: 1186字
• 语种: 中文
• DOI: S1872-2067(19)63395-4

摘要

丙烯作为一种重要的石油化工基础原料, 传统上是从石脑油蒸汽裂解或催化裂化过程中作为副产物生产的. 随着原油的枯竭和页岩气开发技术的成熟, 通过乙烷蒸汽裂解制备乙烯更具吸引力并已得到广泛的工业应用, 但该路线乙烯选择性高, 而副产物丙烯数量有限. 为满足不断增加的丙烯需求量, 利用油田气和页岩气中低附加值的丙烷为原料, 将其直接脱氢制丙烯(PDH)具有重要的现实意义. 目前已开发成功的PDH技术采用的催化剂主要为负载PtSn型催化剂和Cr基催化剂. 其中, Pt基催化剂较Cr基催化剂更加环境友好, 因此得到了更广泛的应用. 由于Pt元素的昂贵和稀有, 制备低Pt含量和良好性能的催化剂极具吸引力. UOP Oleflex工艺开发的最新一代催化剂DEH-16仅含有0.3 wt% Pt, 相对于前一代催化剂Pt含量降低30%. 然而, 许多文献报道, 随着Pt含量的降低, 催化剂的稳定性很容易恶化, 降低Pt含量并保持催化剂性能仍具 有一定的挑战. 研究表明, 含有更多Lewis酸性位点和更少Br?nsted酸位点的催化剂显示出较好的丙烷脱氢活性和丙烯选择性. 此外, 源自缺陷位或配位不饱和位的Lewis酸性位也可为负载的金属颗粒提供锚定位点. BASF对ZrO2作为载体的丙烷脱氢催化剂进行了广泛研究, 但其催化剂尚未完全商业化. 有文献报道, ZrO2负载的PtSn催化剂在脱氢反应中的稳定性较差. 将元素硼(B)加入到ZrO2中可以极大地抑制Br?nsted酸性而提高Lewis酸量和酸强度, 因此我们推测含有适量配位不饱和Zr位点的ZrO2作为PtSn丙烷脱氢催化剂载体可能具有优异的性能. 载体的合成pH值对催化剂PDH性能也会有影响.然而, 目前还没有硼改性的ZrO2 (B-ZrO2)合成pH值对PDH催化性能影响的研究.本文研究了B-ZrO2的合成pH值(9, 10和11)对PtSn/B-ZrO2在丙烷脱氢反应中催化性能的影响. Py-IR结果表明各pH值下合成的B-ZrO2均只有Lewis酸, NH3-TPD结果则表明B-ZrO2的Lewis酸量和强度随合成pH值的增加而增加. XPS结果显示, 载体对Pt和Sn电子性质的影响不容忽视. 由于OSC与CO氧化活性之间没有线性关系, 因此Pt和Sn之间的相互作用程度在CO氧化反应中可能起主要作用,并有如下递增趋势: PtSn/B-ZrO2-9 < PtSn/B-ZrO2-11 < PtSn/B-ZrO2-10. 由于PtSn/B-ZrO2-10中Sn0含量适中, 适中的被负载金属与载体间的相互作用强度有利于Pt和Sn之间更紧密的相互作用,这可能是该催化剂丙烷脱氢催化活性和稳定性均较好的主要原因.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	包信和	中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室	100	1294	19.0	33.0
2	潘秀莲	中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室	9	90	6.0	9.0
3	高丽君	中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室	4	27	2.0	4.0
4	纪中海	中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室	1	0	0.0	0.0
8	苗登云	中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室	1	0	0.0	0.0