[發明專利]一種PtCu3

有效

• 申請號: 202110656158.4
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113304761B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發明（設計）人: 梁海偉;張樂;童磊
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89;B01J37/02;B01J37/08;B01J37/18;C07C5/333;C07C11/06
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 夏菁

本發明提供了PtCu₃金屬間化合物及其制備方法和作為脫氫催化劑的應用。具體的，本發明提供了一種PtCu₃金屬間化合物，包括SiO₂載體，和負載于SiO₂表面的PtCu₃。本發明提供的PtCu₃/SiO₂催化劑具有明確化學計量比的PtCu₃，能夠在丙烷直接脫氫制丙烯的苛刻反應中維持固定的化學組成和特征結構，提高了丙烷脫氫的過程中的選擇性，降低了Pt基催化劑的失活速率，延長了催化劑的壽命，并使用較為便宜的Cu作金屬助劑降低催化劑合成的成本。

技術領域

本發明涉及納米材料技術和化石資源轉化的催化科學技術領域，尤其涉及一種PtCu₃金屬間化合物及其制備方法和作為脫氫催化劑的應用。

背景技術

輕質烯烴在現代化工生產中是一種不可或缺的工業原料，除廣泛用于聚乙烯合成的乙烯，丙烯作為又一低碳數烯烴，被大量用于聚丙烯、丙烯腈、丙烯酯及環氧丙烷等產品的生產中，隨著經濟的增長，世界各國對于丙烯的需求量逐年上漲。

目前丙烯的主要生產方式為石油的催化裂解和蒸汽重整，但隨著頁巖氣開發技術的進步和能源結構的調整，傳統方法制取的丙烯產量逐年降低，越來越多的新技術得到發展，例如合成氣直接制取烯烴、天然氣催化重整制取烯烴等；此外頁巖氣中除甲烷外還含有少量的乙烷、丙烷，因此丙烷直接脫氫制取丙烯也成為其中的一種重要的合成方法。

目前國內使用的丙烷脫氫工藝主要來源于美國魯瑪斯公司的Catofin工藝和霍尼韋爾公司的Oleflex工藝，現行催化劑主要是貴金屬Pt基催化劑與含Cr的氧化物催化劑，嚴重依賴于進口。考慮到對環境的影響，目前負載型鉑基催化劑依然是主流的丙烷脫氫催化劑之一。過渡金屬作為一種常見的金屬助劑被用于改造催化劑的電子結構和幾何結構，用來提高催化劑的穩定性，但在實際應用中常會發生催化劑過渡金屬表面偏析和丙烷過度脫氫使催化劑表面積碳，造成貴金屬催化位點形成嚴重包袱，迅速失活等現象。因此，自主開發高活性、高穩定性、長壽命的丙烷脫氫催化劑是突破外國技術壟斷，實現工業自主化的核心內容。

發明內容

有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種PtCu₃金屬間化合物及其制備方法和作為脫氫催化劑的應用，制備的PtCu₃金屬間化合物作為脫氫催化劑，具有較高的轉化率、選擇性和穩定性。

為達到上述目的，本發明提供了一種PtCu₃金屬間化合物，包括SiO₂載體，和負載于SiO₂表面的PtCu₃。

所述PtCu₃金屬相為長程有序的Pt基金屬間化合物。二氧化硅載體的弱酸性能夠有效負載PtCu₃金屬間化合物顆粒，減少貴金屬催化劑的遷移燒結，相比于三氧化二鋁酸性較強的載體，能夠有效提高催化劑的壽命；Cu的加入不僅能夠減少貴金屬的用量，還能夠與Pt形成穩定的PtCu₃的孤立位點結構，優化反應中間體和產物丙烯的吸附過程，提高催化劑的選擇性，降低催化劑的失活速率。

基于此，本發明提供的催化劑中PtCu₃以金屬間化合物的形式存在，具有長程有序的晶體結構，具備特定的電子結構和幾何結構，Cu的引入，極大地節省了Pt的消耗，優化了反應物在Pt表面的吸附行為，為丙烷脫氫等特定的選擇性脫氫反應提供了潛在應用。

本發明提供的PtCu₃金屬間化合物的平均粒徑小于10nm。

本發明中，所述SiO₂優選為商業氣相二氧化硅載體。

本發明對所述商業氣相二氧化硅的來源并無特殊限定，可以為一般市售。所述商業氣相二氧化硅的比表面積優選為100～400m²/g。