[發明專利]一種分子篩基鉑鋅雙金屬核殼催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 202310585509.6
• 申請日: 2023-05-23
• 公開（公告）號: CN116571274A
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發明（設計）人: 周鈺明;黃艷麗;鮑杰華;錢勇;徐強;薛誼
• 申請（專利權）人: 東南大學;南京誼明新材料科技有限公司;南京國星生物技術研究院有限公司
• 主分類號: B01J29/85
• 分類號: B01J29/85;B01J37/34;B01J37/03;B01J37/10;B01J37/30;B01J37/08;C10G45/64
• 代理公司: 南京群邁知識產權代理有限公司 32690
• 代理人: 安士影

本發明公開了一種分子篩基鉑鋅雙金屬核殼催化劑及其制備方法，屬于工業催化劑技術領域。催化劑以PtZn@SAPO?11為核，PtZn雙金屬納米顆粒均勻分布在介孔SAPO?11分子篩表面，固體酸SOsubgt;4/subgt;supgt;2?/supgt;/ZrOsubgt;2/subgt;為殼，以該催化劑的總質量計，鋅的質量百分比為10～20wt％，鉑的質量百分比為0.01～3wt％，介孔SAPO?11分子篩的質量百分比為40～60wt％，余量為固體酸SOsubgt;4/subgt;supgt;2?/supgt;/ZrOsubgt;2/subgt;殼。本發明的催化劑可應用于直鏈烴正庚烷加氫異構化反應，具有達到同等轉化率下催化劑用量低、副反應少等優點，并在吸附分離、石油化工、精細化學品生產等領域具有良好的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種分子篩基鉑鋅雙金屬核殼催化劑及其制備方法，屬于工業催化劑技術領域。

背景技術

隨著能源需求的增加，石油基產品的高效利用受到了越來越多的重視。正構烷烴是石油產品中的非理想組分，餾分油中正構烷烴的異構化可以提高汽油的辛烷值以及改善柴油和潤滑油產品的低溫性能。烷烴加氫異構化反應通常在含有金屬位和酸性位的雙功能催化劑上進行，金屬位提供加氫/脫氫功能，酸性位提供骨架異構/裂化功能。傳統的單一催化劑無法實現直鏈烴加氫異構化中的單支異構體和多支鏈異構體的高效選擇。在直鏈烴加氫異構的產物中，多支異構物的辛烷值遠高于單支異構物，因此，增加產物中多支鏈異構體的濃度可以有效提高汽油辛烷值。

PtZn雙金屬納米催化劑由于具有較高的脫氫、加氫催化活性和選擇性，作為催化直鏈烴加氫異構化反應的活性組分被廣泛關注，但PtZn雙金屬納米顆粒的表面能較高，在催化反應過程中，易發生團聚與燒結，因此將PtZn雙金屬納米顆粒分散到大比表面載體上，從而抑制PtZn雙金屬納米顆粒的團聚與燒結，是催化劑制備過程中行之有效的方法。SAPO-11分子篩具有豐富且適宜的孔道結構和易于調控的酸性等優點，對直鏈烴加氫異構化中顯示出相對較低的催化活性，對于單支異構體具有高選擇性，但對多支異構體的選擇性較低。因此改善SAPO-11分子篩載體表面酸性和提高活性組分PtZn雙金屬納米顆粒穩定性具有重要意義。

目前分子篩封裝雙金屬催化劑的技術有很多，中國專利CN115106123B公開了一種采用擔載Pd的HGaZSM-12沸石基雙功能催化劑，在介孔γ-Al₂O₃上負載金屬Pd，再與納米HGaZSM-12分子篩混合而成，該材料中選用的兩種分子篩材料具有較強的酸性，仍然會導致裂化反應的發生，而且多支鏈烷烴更容易發生裂化反應，從而降低異構烷烴尤其是多支鏈異構烷烴的選擇性。中國專利CN115090283A公開了一種負載型核殼催化劑，所述催化劑具有如下通式：xM@yShell/ZT，其中M、Shell和ZT分別代表活性金屬、氧化物殼層以及載體，氧化物殼層并不參與催化反應過程，不能調節催化劑整體的催化性能，只能起到限制活性金屬的流失的作用。

目前報道的核殼分子篩負載金屬催化劑制備時，多數采用二次水熱合成法，忽略了二次水熱過程中對核分子篩穩定性的影響，同時殼層僅具有單一的活性中心限制作用，缺乏對于催化劑本身的改性作用，也缺乏對金屬在分子篩分布位置的調控。

因此，開發用于吸附分離、石油化工、精細化學品生產等領域的核殼分子篩可控負載雙金屬納米催化劑具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是，針對上述情況，本發明提供一種分子篩基鉑鋅雙金屬核殼催化劑，該催化劑利用PtZn@SAPO-11與固體酸SO₄^2-/ZrO₂的核殼封裝作用，避免PtZn雙金屬納米顆粒在反應過程中的團聚和流失，提高反應穩定性，同時SAPO-11分子篩與固體酸SO₄^2-/ZrO₂的結合，可以有效提高直鏈烴正庚烷加氫異構化反應效率和異構體選擇性。