[發明專利]一種以摻雜ZnO的TiO2

有效

• 申請號: 202110359713.7
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113042044B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 劉杰;王屹鳴;劉傳亮;汪義香;王皓月
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: B01J23/60
• 分類號: B01J23/60;B01J37/03;B01J37/02;B01J37/08;B01J37/18;C07C5/333;C07C11/06
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 沈濤

本發明公開了一種以摻雜ZnO的TiO₂?SiO₂為載體的鉑系催化劑的制備及應用。本發明將含有鋅氨絡離子的弱堿溶液與正硅酸四乙酯充分混合水解，得到分散了鋅離子的氧化硅溶膠后，再加入溶有鈦酸酯的有機溶液，使鈦酸酯水解從而得到分散有鋅離子的TiO₂?SiO₂溶膠，并對溶膠純化、干燥、煅燒制后得到ZnO摻雜的混合氧化物TiO₂?SiO₂載體，再以含鉑的前驅體溶液對上述載體進行鉑負載，最后進行還原得到以ZnO摻雜混合氧化物TiO₂?SiO₂為載體的鉑系催化劑。本發明所制備的催化劑用于低碳烷烴脫氫反應具有較高的催化活性與穩定性，解決了傳統的鉑系催化劑易失活的問題。

技術領域

本發明屬于低碳烷烴脫氫催化劑制備領域，具體涉及一種以摻雜ZnO的TiO₂-SiO₂為載體的鉑系催化劑的制備方法及應用及其在低碳烷烴催化脫氫反應中的應用。

背景技術

丙烷脫氫制丙烯是當前最具競爭力的丙烯生產技術，使用這種方法通常具有較高的生產效率和產品選擇性，但由于丙烷脫氫反應是一個吸熱的可逆反應，因此需要在高溫600℃左右下進行，而高溫則會導致催化劑積碳以及丙烷裂解和丙烷的深度脫氫程度加劇等問題，進而導致催化劑失活。

現階段工業中常用的丙烷脫氫催化劑以Pt為活性金屬，以Al₂O₃為載體，通過添加Sn為助劑形成Pt-Sn體系從而使催化劑達到了良好的催化性能。然而Liu等人（LIU G, ZENGL, ZHAO Z-J, et al. Platinum-Modified ZnO/Al₂O₃ for Propane Dehydrogenation:Minimized Platinum Usage and Improved Catalytic Stability [J]. ACS Catalysis,2016, 6(4): 2158-62.）發現采用Zn作為活性金屬，Pt作為助劑，通過浸漬法制備的Pt-Zn/Al₂O₃催化劑具有較高的催化活性，并通過驗證發現催化劑中ZnO為活性中心，Pt作為助劑能夠與ZnO結合形成較強的Lewis酸位點，從而更好地促進了C-H鍵的活化和H₂的脫附。但是Al₂O₃作為載體在高溫下依舊存在熱穩定性差的問題，極易與表面金屬結合導致金屬顆粒聚集。

發明內容

本發明的目的是提高鉑系催化劑在催化烷烴脫氫反應時的熱穩定性和反應活性，從而提供一種以ZnO摻雜混合氧化物TiO₂-SiO₂為載體的鉑系催化劑及其制備方法，并使用該催化劑催化低碳烷烴的脫氫反應來制備低碳烯烴。該催化劑通過將鋅氨絡離子引入到TiO₂-SiO₂膠體中充分混合，經水解、純化、干燥、煅燒得到ZnO摻雜的混合氧化物TiO₂-SiO₂載體，再進行鉑負載，從而得到催化劑成品。該催化劑在催化低碳烷烴脫氫反應的應用中具有高催化活性、高選擇性和高穩定性的優點，且本發明相比現有的鉑系催化劑，具有制備簡單，鉑金屬穩定的特點。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種以摻雜ZnO的TiO₂-SiO₂為載體的鉑系催化劑，所述的TiO₂-SiO₂中，TiO₂與SiO₂的質量比為0.2~1.5；所述的載體中， ZnO的摻雜量為TiO₂-SiO₂質量的5~12 %；所述的催化劑中，鉑的負載量不超過催化劑總重量的5%；上述的催化劑通過以下方法制備：