PtSn-SBA-15丙烷脫氫催化劑的改性及其催化性能研究.pdf

1、丙烷臨氫脫氫制丙烯可有效地緩解丙烯需求的矛盾，因而引起了人們廣泛的關(guān)注。本論文對(duì)PtSn/SBA-15催化劑進(jìn)行改性，分別制備了PtSn/AlSBA-15、PtSnNa/AlSBA-15、PtNa/AlSBA-15、PtSn/Al2O3/SBA-15(an)和PtSn/Al2O3/SBA-15(aq)等催化劑用于丙烷脫氫反應(yīng)。利用BET、HR-TEM、XPS、TPR、TPO、NH3-TPD、IR等現(xiàn)代分析手段對(duì)催化劑進(jìn)行了表征。

2、　　1.與PtSn/SBA-15催化劑相比，PtSn/AlSBA-15催化劑在丙烷臨氫脫氫具有更高的催化活性與丙烯選擇性。在PtSn/AlSBA-15催化劑中，適量Na離子的添加不但降低了載體的酸量，而且明顯地提高了Pt金屬的分散度，使催化劑的金屬功能和酸性功能得到較好的匹配。當(dāng)Na離子含量為1.0wt％時(shí)，催化劑具有最佳的催化性能。然而過(guò)量Na離子的添加會(huì)促使Sn組分的還原，不利于脫氫反應(yīng)的進(jìn)行。
　　2.Sn在PtNa/AlS

3、BA-15的添加不但對(duì)Pt金屬具有幾何效應(yīng)，而且能改變催化劑中金屬與載體之間的相互作用力。另外Sn組分的添加還能降低載體的酸量。當(dāng)Sn的添加量為0.7wt％時(shí)，催化劑具有最佳催化性能。然而過(guò)量的添加Sn組份，會(huì)導(dǎo)致一些零價(jià)Sn組分的存在，這樣會(huì)破壞催化劑中原本保持的金屬功能和酸功能之間較好的匹配，從而降低了催化劑的反應(yīng)性能。
　　3.氧化鋁粘結(jié)劑的加入可明顯地提高PtSnNa/AlSBA-15催化劑的機(jī)械強(qiáng)度。27AlMASNMR

4、表明粘結(jié)劑中的部分可溶性Al物種在高溫焙燒后可進(jìn)入AlSBA-15分子篩的骨架中，從而增強(qiáng)了載體的強(qiáng)酸性。另外粘結(jié)劑的添加會(huì)增加載體中四配位與六配位的鋁組分，這將提高Pt金屬的分散度以及金屬與載體之間的作用力，當(dāng)Al2O3粘結(jié)劑含量為20wt％時(shí)，催化劑具有最高的金屬分散度。然而過(guò)量粘結(jié)劑的添加會(huì)嚴(yán)重覆蓋Pt顆粒的表面，從而降低了Pt金屬的分散度。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出了粘結(jié)劑的添加對(duì)催化劑物理化學(xué)性能影響的示意圖。
　　4.采取不同

5、的方法制備了PtSnNa/AlSBA-15催化劑。不同的制備方式對(duì)載體的結(jié)構(gòu)沒(méi)有帶來(lái)很大的變化，但會(huì)明顯地影響到載體的酸性、Pt金屬在載體表面的分布以及積炭量的產(chǎn)生。在這些制備方法中，采取先浸漬后成型的方式所得到的催化劑具有最高的金屬分散度和少量的酸量，從而具有最好的催化活性與丙烯選擇性。而采取先成型后浸漬方式制備的催化劑，具有最大的酸量，從而導(dǎo)致催化劑快速地失活。而對(duì)未成型的PtSn/AlSBA-15催化劑直接進(jìn)行焙燒后，粘結(jié)劑的添加

6、不能改善Pt金屬的分散度，但會(huì)降低載體的酸量。
　　5.以甲苯為溶劑采取后嫁接法制備Al2O3/SBA-15(an)，并以其為載體負(fù)載PtSn催化劑。發(fā)現(xiàn)適量氧化鋁的添加，可有效地抑制氧化態(tài)的Sn組分的還原。當(dāng)氧化鋁含量為5wt％時(shí)，催化劑具有最佳催化活性和反應(yīng)穩(wěn)定性。然而過(guò)量鋁組分的存在在抑制氧化態(tài)Sn的還原方面，并沒(méi)起到明顯的效果。在氧化鋁含量固定為5wt％時(shí)，采取三種不同的方式制備Al2O3/SBA-15。它們分別是在甲苯中