[發(fā)明專利]一種原子層沉積技術(shù)制備鉑基催化劑的方法及其在丙烷脫氫反應(yīng)中的應(yīng)用

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201910601104.0
• 申請日: 2019-07-04
• 公開（公告）號: CN110193365A
• 公開（公告）日: 2019-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃家輝;張軍營;朱劍;謝慧晨;劉芳
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號: B01J23/62
• 分類號: B01J23/62;C07C11/06;C07C5/333
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 毛薇;李馨

本發(fā)明提供了一種原子層沉積(ALD)技術(shù)制備鉑基催化劑的方法及其在丙烷脫氫反應(yīng)中的應(yīng)用。所述催化劑為氧化鋁負載的鉑基催化劑，催化劑的載體為γ?Al₂O₃，負載鉑作為主要活性組分,鉑的負載量為0.1?5wt％，負載錫作為催化劑的助劑，錫的負載量0.01?5wt％。所述鉑基催化劑制備過程簡單，且用于丙烷脫氫反應(yīng)后，具有非常好的抗積碳性能，可以在反應(yīng)條件下持續(xù)運行60h以上而沒有明顯失活，同時催化劑對反應(yīng)產(chǎn)物也具有非常高的選擇性，烯烴選擇性在運行期間可以維持在90％以上。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及催化劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種原子層沉積技術(shù)制備鉑基催化劑的方法及其在丙烷脫氫反應(yīng)中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

丙烷是石油化工領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)原料之一，可以用來生產(chǎn)聚丙烯，丙烯晴，環(huán)氧丙烷等重要的化工產(chǎn)品。因此，全世界對丙烯的需求量極為巨大。目前，工業(yè)上丙烯的生產(chǎn)主要來自以下幾個過程：1)石腦油裂解制乙烯過程的副產(chǎn)，2)催化裂化過程，3)甲醇制丙烯(MTP)以及丙烷脫氫過程。隨著世界上對丙烯需求的日益增長，傳統(tǒng)的石油催化裂化過程已經(jīng)不能滿足人們的需求。近來，美國頁巖氣技術(shù)的突破，使得丙烷脫氫制丙烯工藝開始備受關(guān)注。

丙烷脫氫制丙烯技術(shù)是強吸熱反應(yīng)，且反應(yīng)平衡受熱力學(xué)控制，很難獲得較高的轉(zhuǎn)化率。為了提高丙烷脫氫反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率反應(yīng)通常需要在較高的反應(yīng)溫度以及負壓條件下進行。但是較高的溫度會導(dǎo)致丙烷脫氫反應(yīng)副產(chǎn)物以及積碳的生成，降低了產(chǎn)物的選擇性并導(dǎo)致催化劑加速失活。因此，開發(fā)高活性，高選擇性，以及高穩(wěn)定性的丙烷脫氫催化劑對丙烷生成丙烯過程的工業(yè)應(yīng)用過程至關(guān)重要。

目前工業(yè)上應(yīng)用的UOP公司的Oleflex技術(shù)主要以氧化鋁負載的鉑為主要活性組分，通過添加Sn來調(diào)變催化劑的活性和穩(wěn)定性。此催化劑雖然有較好反應(yīng)活性和產(chǎn)物選擇性，但是仍然避免不了催化劑反應(yīng)過程中積碳造成的催化劑失活，所以每隔極短的時間就需要進行催化劑的燒炭再生，這極大降低了催化劑的工業(yè)應(yīng)用價值。中國專利CN105709728A,CN105233844A等專利通過對催化劑載體的改性，來降低催化劑副產(chǎn)物的產(chǎn)生，提高產(chǎn)物的選擇性。而CN101066532A等通過在分子篩骨架中摻雜Sn，大大提高了丙烷脫氫催化劑的活性，產(chǎn)物選擇性以及反應(yīng)穩(wěn)定性。但是以上工作的催化劑制備過程中需要嚴格控制制備過程中各組分比例等一系列合成條件才能獲得較優(yōu)的催化劑活性和產(chǎn)物選擇性，同時催化劑的抗積碳能力上仍顯不足，運行極短的時間后催化劑的活性就會大大降低。極大限制了其工業(yè)應(yīng)用過程。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種原子層沉積技術(shù)制備鉑基催化劑的方法，制得的鉑基催化劑用于丙烷脫氫反應(yīng)中，是一種高效、穩(wěn)定的丙烷脫氫制丙烯的方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種鉑基催化劑的制備方法，采用原子層沉積技術(shù)來制備，將Sn浸漬負載在氧化鋁載體表面得到改性的催化劑載體，再將Pt通過原子層沉積技術(shù)負載在改性的催化劑載體的氧化鋁表面，得到鉑基催化劑Pt-Sn/Al₂O₃；其中，所述鉑基催化劑為氧化鋁負載的鉑基催化劑，該催化劑的載體為γ-Al₂O₃，負載鉑作為主要的活性組分，鉑的負載量為0.1-5wt％，優(yōu)選為0.3wt％-1wt％，負載錫作為催化劑的助劑，錫的負載量為0.01-5wt％，優(yōu)選為0.1wt％-1wt％。丙烷脫氫反應(yīng)過程中，催化劑的活性，丙烯選擇性以及催化劑的穩(wěn)定性都非常重要，原子層沉積技術(shù)，可以將鉑均勻的沉積在催化劑載體表面，有利于阻止鉑顆粒的長大，提高高溫反應(yīng)過程中催化劑的穩(wěn)定性。同時使得鉑選擇性沉積到錫表面，更容易與錫形成比較強的相互作用，因此制備過程簡單易重復(fù)，同時有利于提高催化劑的活性和選擇性。