[發明專利]低碳烷烴脫氫催化劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110138408.5
• 申請日: 2021-02-01
• 公開（公告）號: CN114832816A
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 榮峻峰;劉杰;宗明生;謝婧新
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院
• 主分類號: B01J23/62
• 分類號: B01J23/62;B01J35/10;B01J37/02;C07C5/333;C07C11/06
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 劉國平;顧映芬

本發明涉及低碳烷烴脫氫領域，公開了一種低碳烷烴脫氫催化劑及制備方法與應用。該催化劑包括碳納米管和負載在所述碳納米管上的鉑組分和鎵組分；其中，以所述低碳烷烴脫氫催化劑的總重量為基準，所述碳納米管的含量為85?98重量％，所述鉑組分以鉑元素計的含量為1?10重量％，所述鎵組分以鎵元素計的含量為1?5重量％，并且所述鉑組分的至少部分位于碳納米管的管內。本發明的催化劑用于低碳烷烴脫氫反應具有較好的轉化率、選擇性和穩定性。

技術領域

本發明涉及低碳烷烴脫氫領域，具體涉及低碳烷烴脫氫催化劑及其制備方法和應用，更具體涉及一種以碳納米管為載體的低碳烷烴脫氫催化劑及制備方法與應用。

背景技術

Pt系催化劑是丙烷脫氫反應常用的催化劑之一。丙烷脫氫為強吸熱、分子數增加的可逆反應，高溫和低壓有利于脫氫反應的進行，通常的反應溫度為600℃左右，較高的反應溫度導致丙烷裂解及丙烷深度脫氫程度加劇，使丙烯選擇性降低，同時也會加劇催化劑表面積炭進而導致催化劑失活。

近年來，碳納米管作為一種新型納米碳材料被廣泛研究。碳納米管可以將催化劑的活性組分封裝在其納米尺度的管腔內，從而改變催化劑納米粒子的催化活性。碳納米管的催化特性主要表現在其特殊構造和納米級尺寸上。一方面，卷曲結構造成了碳層結構的變化，電子密度由管內轉移向管外，形成內外電勢差，使得在其內發生反應的物質特性發生改變；另一方面，作為納米粒子，碳納米管具有典型的限域效應，即將體系縮小到納米尺度時，體系內電子的運動受到空間的限制，電子態改變，體系的催化性能也隨之改變。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術存在的Pt系低碳烷烴脫氫催化劑穩定性較差問題，提供一種低碳烷烴脫氫催化劑及制備方法與應用，該催化劑用于低碳烷烴脫氫反應具有較好的轉化率、選擇性和穩定性。

為了實現上述目的，本發明一方面提供一種低碳烷烴脫氫催化劑，該催化劑包括碳納米管和負載在碳納米管上的鉑組分和鎵組分；其中，以所述低碳烷烴脫氫催化劑的總重量為基準，所述碳納米管的含量為85-98重量％，所述鉑組分以鉑元素計的含量為1-10重量％，所述鎵組分以鎵元素計的含量為1-5重量％，并且所述鉑組分的至少部分位于碳納米管的管內。

優選地，以所述低碳烷烴脫氫催化劑的總重量為基準，所述碳納米管的含量為87-96重量％，所述鉑組分以鉑元素計的含量為2-8重量％，所述鎵組分以鎵元素計的含量為2-5重量％。

優選地，所述鎵組分包括鎵的氧化物。

優選地，所述鉑組分包括鉑單質。

優選地，所述低碳烷烴脫氫催化劑的孔徑為3-17nm，比表面積為104-300m²/g，總孔體積為0.1-1cm³/g。

優選地，所述碳納米管為多壁碳納米管。

本發明第二方面提供一種低碳烷烴脫氫催化劑的制備方法，該方法包括如下步驟：

(1)用酸溶液對碳納米管進行氧化處理，依次經洗滌、第一干燥后得到碳納米管載體；

(2)用含鉑化合物溶液對步驟(1)中的碳納米管載體進行第一浸漬，再用含鎵化合物溶液進行第二浸漬，然后依次進行第二干燥和還原處理。

優選地，步驟(1)中，所述酸溶液為濃硝酸或者濃硫酸和濃硝酸的混合物，優選地，所述濃硝酸的濃度為20-80重量％，優選為60-70重量％，所述濃硫酸的濃度為90-98重量％。

優選地，所述氧化處理的時間為2-18h，溫度為40-180℃。

優選地，所述第一干燥的條件包括：溫度為60-160℃，時間為8-36h。

優選地，步驟(2)中，所述含鉑化合物溶液中的含鉑化合物為硝酸鉑、氯鉑酸、氯鉑酸鉀、二氯四氨合鉑和乙酰丙酮鉑中的一種或多種。