[發(fā)明專利]一種以核殼結(jié)構(gòu)為載體的鉑系催化劑及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110420296.2
• 申請日: 2021-04-19
• 公開（公告）號: CN113101945B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙素英;鄧海;劉杰;劉傳亮;張勁豪
• 申請（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89;B01J37/03;B01J37/10;B01J37/02;B01J37/08;B01J37/16;B01J37/18;C07C5/333;C07C11/06
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 吳姍姍;蔡學(xué)俊

本發(fā)明屬于催化劑制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及了一種以核殼結(jié)構(gòu)為載體的鉑系催化劑制備方法。首先采用stober法將金屬包覆在SiO₂中，再通過葡萄糖水熱法對其進(jìn)行二次包覆，然后在惰性氣體下進(jìn)行高溫焙燒固化碳材料。在焙燒過程中夾層SiO₂保護(hù)了金屬在高溫下的聚集，最后通過強(qiáng)堿將SiO₂刻蝕形成了內(nèi)金屬外碳層的核殼結(jié)構(gòu)載體。再采用含鉑前驅(qū)體溶液對其進(jìn)行鉑負(fù)載，得到以金屬為內(nèi)核碳為外殼、外負(fù)載鉑的鉑系催化劑。本發(fā)明所制備的催化劑具有結(jié)構(gòu)新穎，在丙烷脫氫催化反應(yīng)中表現(xiàn)出高催化穩(wěn)定性，而且制備成本低，可為今后開發(fā)出高性能低碳烷烴脫氫催化劑提供新的參考。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種低碳烷烴脫氫催化劑及制備方法，具體地說，是一種以鐵、銅為內(nèi)核碳為外殼的核殼結(jié)構(gòu)為載體的催化劑及制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

Pt系催化劑是丙烷脫氫反應(yīng)常用的催化劑之一。丙烷脫氫為強(qiáng)吸熱、分子數(shù)增加的可逆反應(yīng)，高溫和低壓有利于脫氫反應(yīng)的進(jìn)行。目前在丙烷脫氫催化反應(yīng)中，困擾Pt系催化劑的兩個主要問題是高溫催化的苛刻條件會導(dǎo)致金屬顆粒的聚集以及積炭對活性中心的覆蓋，前者是催化劑的不可逆失活，而后者可以通過對催化劑循環(huán)再生來恢復(fù)催化活性。Pt系催化劑的常規(guī)載體為氧化鋁和分子篩，并且已經(jīng)成功應(yīng)用于商業(yè)生產(chǎn)中去。但是具有強(qiáng)酸性的氧化鋁和分子篩載體會促使丙烷脫氫副反應(yīng)的發(fā)生，進(jìn)而產(chǎn)生大量積炭導(dǎo)致催化劑失活，目前主流是添加Sn等金屬助劑加以緩解。

Liu等(J.Liu,Y.Y.Yue,H.Y.Liu,et al.Origin of the robust catalyticperformance of nanodiamond graphene-supported Pt nanoparticles used in thepropane dehydrogenation reaction,ACS Catalysis,7(2017)3349-3355.)將Pt金屬負(fù)載在具備sp²@sp³核殼結(jié)構(gòu)的納米金剛石上，比傳統(tǒng)的Pt/Al₂O₃催化劑更具催化穩(wěn)定性，催化丙烷脫氫100h后僅有輕微的活性下降。

Luis等(L.M.Martinez-Prieto,J.Marbaix,J.M.Asensio,et al.UltrastableMagnetic Nanoparticles Encapsulated in Carbon for Magnetically InducedCatalysis,ACS applied nano materials,3(2020)7076-7087.)通過活性炭在高溫下將Fe包覆，再在外層負(fù)載雙金屬PtSn形成一種具有磁性的內(nèi)Fe外殼層、負(fù)載PtSn的核殼結(jié)構(gòu)催化劑，在丙烷脫氫催化反應(yīng)中，初始丙烷轉(zhuǎn)化率僅有11％。

其中納米金剛石價格昂貴，暫時無法廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。而采用活性炭包覆Fe的方法不僅活性低，催化穩(wěn)定性也較差。結(jié)合兩者之間的優(yōu)缺點，本發(fā)明采用分布廣泛的銅和鐵金屬作為核內(nèi)金屬，以比活性炭更低廉的糖類作為碳源，合成了一種負(fù)載單金屬Pt的核殼結(jié)構(gòu)催化劑，在丙烷直接脫氫反應(yīng)中展現(xiàn)出良好的催化穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種以鐵、銅為內(nèi)核碳為外殼的核殼結(jié)構(gòu)為載體的催化劑及其制備方法。本發(fā)明使用鐵或銅為內(nèi)核碳為外殼的新型核殼結(jié)構(gòu)載體，負(fù)載金屬Pt組分組分制成催化劑，制得的催化劑用于低碳烷烴脫氫反應(yīng)，具有較高的烯烴選擇性和催化穩(wěn)定性。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種以核殼結(jié)構(gòu)為載體的鉑系催化劑的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)將含金屬鹽水溶液與堿混合形成固體沉淀；

(2)采用stober法對步驟(1)制備的金屬沉淀物進(jìn)行SiO₂包覆；