丙烷脱氢催化剂中Pt分散度控制对催化性能的影响研究进展

丙烯新增产能受限和下游应用的快速增长造成丙烯供不应求。为满足丙烯市场需求,丙烷脱氢制丙烯成为目前最有效的丙烯生产工艺。Pt基催化剂因其具有高活性、低污染、可在苛刻条件下操作等优点,成为当前丙烷脱氢主要的催化体系,但在高温反应条件下Pt易烧结团聚,导致催化剂积炭失活进而性能降低。近年来通过提高Pt分散度来减缓Pt烧结和改善催化剂性能的研究不胜枚举。本文主要综述了载体、制备方法、助剂和焙烧温度等因素对Pt或相关合金颗粒大小和催化剂性能的影响研究。分析发现,丙烷脱氢副反应对活性金属粒径的大小极其敏感,粒径越小,副反应越少,生成的积炭前驱体越少,催化剂的脱氢活性和丙烯选择性就越高。

高分散度Pt/C电催化剂的制备

Cabot公司VulcanXC 72型炭黑,经过H2O2氧化处理后作为Pt的载体,H2PtCl6作为金属前驱体制备了高度分散的Pt/C催化剂。讨论了不同条件下H2PtCl6在炭黑上的吸附性能。载体经过H2O2氧化处理24h,H2PtCl6在pH=9下吸收48h,H2350℃还原2h,可以制备出铂晶粒平均大小为1.8nm的Pt/C电催化剂。

氢水液相交换反应用高分散度Pt/C/FN疏水催化剂制备及Pt粒径效应研究

以乙二醇代替常规的异丙醇为分散溶剂,H2PtCl6为前驱体溶剂,甲醛为还原剂,采用改进浸渍还原法制备Pt/C催化剂,用XRD,TEM和XPS对其进行表征.改进浸渍还原法容易制备高分散度Pt/C催化剂,催化剂Pt粒径大小可通过改变溶液pH值控制,pH值从1.6增加至11.3,铂纳米粒子的平均粒径由3.3nm减小到1.8nm.pH值11.3时催化剂中Pt(0),Pt(II)和Pt(IV)的含量分别为43.3%,30.8%和25.9%.选择不同Pt粒径大小的Pt/C催化剂与聚四氟乙烯(PTFE)一起负载于泡沫镍(FN),得到Pt/C/FN疏水催化剂,考查其对氢水液相交换反应的催化活性,Pt粒径越小,催化剂活性越高.

Co掺杂Pt/LaFe_(1-x)Co_(x)O_(3)催化剂的甲烷部分氧化反应性能研究

采用Pt纳米粒子沉积法,制备了一系列不同n(Fe):n(Co)的Co掺杂Pt/LaFe_(1-x)Co_(x)O_(3)催化剂。运用XRD、SEM、XPS、TEM和H2-TPR分析了催化剂的结构和性能,并将催化剂应用于甲烷部分氧化反应。结果表明,Pt/LaFe_(1-x)Co_(x)O_(3)催化剂由不规则晶粒堆积而成,随着n(Fe):n(Co)减小,晶粒不规则程度增加;特别是n(Fe):n(Co)为6:4的Pt/LaFe_(0.6)Co_(0.4)O_(3)催化剂和7:3的Pt/LaFe_(0.7)Co_(0.3)O_(3)催化剂具有丰富的氧缺陷,限制了Pt纳米粒子生长,促进了Pt分散,且具有优异的可还原性。由于氧缺陷和可还原性可促进O2在催化剂表面的吸附活化和脱除,Pt纳米粒子为CH4活化提供活性位,上述两种催化剂性能相对较优。在700℃下,Pt/LaFe_(0.6)Co_(0.4)O_(3)和Pt/LaFe_(0.7)Co_(0.3)O_(3)催化剂CH4转化率分别为75%和77%,CO选择性均为70%左右,H2选择性分别为66%和70%。

Ti改性氢氧化铝干胶制备Pt/Al_2O_3-TiO_2催化剂的研究

以含钛氢氧化铝干胶和不含钛氢氧化铝干胶作为前驱物获得载体,采用浸渍法制备出Pt/Al_2O_3-TiO_2催化剂和Pt/Al_2O_3催化剂;采用BET、XRD、TPR、TEM、氢氧滴定等方法对所制备的催化剂进行表征,以重整抽余油为原料进行烯烃和芳烃的加氢活性评价。结果表明,TiO_2在载体中以锐钛矿形式存在,Pt/Al_2O_3-TiO_2催化剂的孔体积、比表面积和强度均略小于Pt/Al_2O_3催化剂,前者更易还原,Pt的分散度更大,而且有更高的烯烃和芳烃加氢活性。

钾促进的Pt/TiO_2催化一氧化碳氧化

采用水热法制备了TiO_2载体,将其浸渍Pt和不同含量的碱金属助剂K,再进行氢化得到K-Pt/TiO_2催化剂;并将该催化剂用于催化一氧化碳氧化反应.实验结果表明,当K负载量(质量分数)为0.3%时催化剂表现出最佳的催化性能.X射线光电子能谱和储氧能力测试结果表明,碱金属助催化剂K能促进氧空位的生成,增加活性氧物种.适量K的加入能提高Pt的分散度,并提高催化剂催化CO氧化的活性.