[發明專利]以缺陷態二氧化鈦為載體的PtZn催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 202310319983.4
• 申請日: 2023-03-29
• 公開（公告）號: CN116272977A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 劉杰;曾慶旺;魏蘇沐;任雨蒙;邱鈺珊;鄭輝東
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: B01J23/60
• 分類號: B01J23/60;B01J37/08;B01J37/18;C07C5/333;C07C11/06
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 劉佳;蔡學俊

本發明公開了一種以缺陷態二氧化鈦TiOsubgt;2?x/subgt;為載體的PtZn雙金屬催化劑及其制備方法。其是將鈦源與硅源溶解于異丙醇中，然后加硝酸水溶液水解，并經靜置、真空干燥、煅燒，以得到硅摻雜的缺陷態二氧化鈦TiOsubgt;2?x/subgt;；再以其為載體，利用含鉑前驅體溶液及含鋅前驅體溶液進行負載，通過超聲、浸漬、干燥、煅燒、還原，制得所述PtZn雙金屬催化劑。本發明所制備的催化劑性能穩定，可應用于丙烷等脫氫制備不飽和烴的反應，為開發新型高效的脫氫催化劑提供了新思路。

技術領域

本發明屬于低碳烷烴脫氫催化劑技術領域，具體涉及一種以缺陷態二氧化鈦TiO_2-x為載體的PtZn雙金屬催化劑及其制備方法。

背景技術

丙烯是石化工業中最重要的組成部分之一，丙烯的反應性使它具有很高的價值，可用于合成各種有價值的化學品和聚合物。但化學工業正在經歷“丙烯缺口”——丙烯的需求超過其產量。丙烯的主要來源是蒸汽裂解和催化裂化工藝，在這兩種工藝中，丙烯是乙烯的副產物。最近，隨著頁巖氣的爆發，乙烯生產已從催化裂化轉向乙烷脫氫。因此，丙烷直接脫氫制丙烯（PDH）出現到人們的視野里。

對于丙烷脫氫工藝，Pt基催化劑在苛刻的反應條件及再生條件下易于發生燒結而失活。調控載體、構筑金屬-載體強相互作用（SMSI）是提升催化劑性能的有效方法。通過在載體表面構筑缺陷位點，以載體的缺陷作為“陷阱”捕獲金屬前驅體，再借助金屬與缺陷位點的電荷轉移效應增強SMSI的缺陷工程策略可以有效分散、穩定金屬顆粒。

發明內容

本發明的目的在于提供一種以缺陷態二氧化鈦TiO_2-x為載體的PtZn雙金屬催化劑及其制備方法，其采用缺陷態二氧化鈦TiO_2-x作為載體，通過金屬/非金屬離子摻雜或共摻雜、反應原位生成等方法在二氧化鈦中引入氧空位或配位不飽和Ti³⁺離子，得到缺陷態二氧化鈦TiO_2-x，然后用其負載鉑、鋅，生成的催化劑在高溫下能保持較高的脫氫催化活性、選擇性以及較好的穩定性。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種以缺陷態二氧化鈦TiO_2-x為載體的PtZn雙金屬催化劑，其制備方法包括以下步驟：

1）將鈦源與硅源溶于異丙醇中，加硝酸水溶液水解，并經靜置、真空干燥、煅燒，得到硅摻雜的缺陷態二氧化鈦TiO_2-x；

2）以所得缺陷態二氧化鈦TiO_2-x為載體，利用含鉑前驅體溶液對其進行攪拌、超聲處理，然后利用含鋅前驅體溶液進行攪拌，再通過干燥、煅燒、還原，制得所述PtZn雙金屬催化劑。

進一步地，步驟1）中所用鈦源、硅源、異丙醇、硝酸、水的摩爾比為0.75:1:6:0.2:35。

進一步地，步驟1）所述鈦源為鈦酸四丁酯，所述硅源為硅酸四乙酯。

進一步地，步驟1）中硝酸水溶液的加入速度為1?d/s，全部加完后繼續攪拌25?min進行水解。

進一步地，步驟1）中所述靜置是于室溫放置16~30?h。

進一步地，步驟1）中所述真空干燥的溫度為50~100?℃，時間為12~20?h。

進一步地，步驟1）中所述煅燒是在空氣氣氛中以200~900?℃燒制1~7?h。

進一步地，步驟2）中所述鉑前驅體包括硝酸鉑、氯鉑酸、氯鉑酸鉀、二氯四氨合鉑、乙酰丙酮鉑中的任意一種；所述鋅前驅體包括硝酸鋅、氯化鋅、醋酸鋅中的任意一種。

進一步地，步驟2）中所述超聲處理的時間為0.5~5h。

進一步地，步驟2）中所述攪拌的時間為0~5?h。