一种氧化铝负载的三元PtSnNa催化剂及其制备方法和应用技术

一种氧化铝负载的三元PtSnNa催化剂及其制备方法和应用，属于催化剂领域，该催化剂用于催化丙烷转化为丙烯。该负载型三元催化剂由载体和三种金属组成，载体为氧化铝，金属为铂、锡和钠，用于催化丙烷脱氢反应。当氧化铝负载的三元金属催化剂中Pt的负载量为0.5wt％，Sn的负载量为2wt％，Na的负载量为0.3wt％时，该催化剂活性优异，丙烷转化率高达70.8％，丙烯选择性高达99％，且稳定性最好。且稳定性最好。且稳定性最好。

【技术实现步骤摘要】
一种氧化铝负载的三元PtSnNa催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及催化领域，尤其涉及一种氧化铝负载的三元PtSnNa催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]能源和环境问题一直与当今社会的稳定和可持续发展有关。丙烯是丙烯醛、聚丙烯、丙酮、聚丙烯腈、环氧丙烷等许多工业产品生产过程中的重要原料之一，在石化工艺中发挥着不可或缺的作用。但是随着化石能源的快速消耗和丙烯下游产业规模的不断扩大，从传统工艺中生产的丙烯越来越难以满足巨大的需求。据统计，近60％的丙烯来自石脑油的蒸汽裂化(SC)工艺，约30％的丙烯来自重油的流体催化裂化(FCC)，其余10％来自丙烷脱氢(PDH)、丙烷氧化脱氢(OPDH)工艺和甲醇制烯烃(MTO)工艺。近年来，页岩气在世界各地的开发技术逐渐成熟，带来了更丰富的丙烷，而且PDH技术具有投资成本低和丙烯产率高，从丙烷到丙烯的生产规模越来越大，是未来最有前景的丙烯生产技术。丙烷脱氢需要在催化剂的催化作用下进行，因此，对丙烷脱氢催化剂的探索尤为重要，研究者们从未停止过对PDH催化剂的探索，以期获得高丙烷转化率、高丙烯选择性和高稳定性的催化剂。
[0003]铂基催化剂由于其优越的碳氢键活化能力，广泛用于烷烃转化过程中，如丙烷脱氢反应中，但是纯铂催化剂用于PDH会导致催化剂快速失活、活性位点烧结、铂团聚等引起副反应和在反应过程中产生积碳等使得丙烷的转化率和丙烯的选择性不高。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于解决现有技术中的上述问题，提供一种氧化铝负载的三元PtSnNa催化剂及其制备方法和应用，用于催化丙烷脱氢反应。本专利技术通过添加金属助剂能够减少Pt催化剂在反应过程中的团聚，减少副反应的发生和抑制积碳的形成，从而显著提高Pt基催化剂的丙烷转化率和丙烯选择性。固定Pt的负载量为0.5wt％，添加不同负载量的Sn制备成的Pt
0.5
Sn
y
/Al2O3催化剂具有不同的丙烷转化率，当Sn的负载量为2wt％时具有最大丙烷转化率；在此基础上，添加不同负载量的碱金属Na能够提高催化剂的稳定性，当Na的负载量为0.3wt％时，催化剂最稳定。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种氧化铝负载的三元PtSnNa催化剂的制备方法，包括以下步骤：将Pt、Sn、Na的前驱体盐溶液加入到氧化铝载体上，搅拌后静置老化，然后干燥，煅烧。
[0007]Pt的前驱体盐选自氯铂酸；Pt负载的质量分数为0.5wt％。
[0008]Sn的前驱体盐选自四氯化锡或者氯化亚锡；Sn负载的质量分数为0.1wt％～10wt％，优选2wt％。
[0009]Na的前驱体盐选自氯化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、硝酸钠、亚硝酸钠中的一种或几种；Na负载的质量分数为0.01wt％～10wt％，优选0.3wt％。
[0010]所述老化的时间为2～40h；所述干燥为先在烘箱中边搅拌边烘干，烘干后继续干
燥；烘箱温度为40～200℃；所述煅烧的温度为200～800℃，煅烧时间为1～10h。
[0011]所述的氧化铝负载的三元PtSnNa催化剂的应用，用于催化丙烷脱氢反应。
[0012]先通还原气对催化剂还原处理，然后通原料气丙烷反应；所述还原的温度为200～800℃，还原的时间为1～30h。
[0013]所述还原气采用氢气、一氧化碳、氢气/氮气混合气或者氢气/氩气混合气；使用混合气时，氢气的体积分数为1％～50％。
[0014]所述原料气丙烷的流速为1～50ml/min；载气为氮气，流速为5～80ml/min；反应温度为400～800℃，反应时间为1～50h。
[0015]相对于现有技术，本专利技术技术方案取得的有益效果是：
[0016]本专利技术提供了一种催化剂，以Al2O3为载体，以Pt为催化丙烷脱氢的活性金属组分，Sn为第二金属助剂，添加Sn能够将聚集的大的Pt纳米粒子和大的Pt团簇分隔成小团簇，从而提高丙烯的选择性和抑制对结构敏感的副反应如深度脱氢。Pt和Sn之间的电子效应能够改变Pt的电子密度，从而影响反应物和产物的吸附和脱附，进而促进选择性和稳定性。结果发现，当固定Pt的负载量为0.5wt％时，添加Sn的负载量为2wt％时有最大的丙烷转化率。接着添加第三助剂碱金属Na，Na能够中和催化剂上的酸性位点，能够抑制积碳的形成，进而提高催化剂的稳定性，当Na的负载量为0.3wt％时，Pt
0.5
Sn2Na
0.3
/Al2O3催化剂的丙烷转化率高达70.8％，丙烯选择性高达99％，且稳定性最好，反应温度为600℃。
附图说明
[0017]图1为Pt
0.5
Sn2Na
y
/Al2O3催化剂的丙烷转化率图。
[0018]图2为Pt
0.5
Sn2Na
y
/Al2O3催化剂的丙烯选择性图。
具体实施方式
[0019]为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本专利技术做进一步详细说明。
[0020]本专利技术催化剂的制备方法，按照如下步骤制备：
[0021]1)先将Pt、Sn、Na的前驱体盐溶解在去离子水中配成溶液，称取载体于30ml坩埚中，量取Pt、Sn、Na的前驱体盐溶液加入到载体上，搅拌静置老化；
[0022]2)老化后，放入烘箱中搅拌烘干，烘干后继续在烘箱中干燥；
[0023]3)干燥后放入马弗炉中煅烧，煅烧完后取出进行研磨，压片，粉碎，筛分，即得所需要的催化剂。
[0024]所述载体为Al2O3。Pt的化合物选自氯铂酸。Pt负载的质量分数为0.5wt％。Sn的化合物选自四氯化锡或者氯化亚锡。Sn负载的质量分数为0.1wt％～10wt％。Na的化合物选自氯化钠，碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、硝酸钠、亚硝酸钠中的一种或几种。Na负载的质量分数为0.01wt％～10wt％。
[0025]具体地，将前驱体溶液逐滴加入到载体上，搅拌后需静置老化，老化时间可以是2～40h。静置后需要边搅拌边放入烘箱中烘干，烘箱的温度可以是40～200℃。在烘箱中烘干的催化剂需要继续干燥，干燥的时间可以是10～50h。
[0026]具体地，烘干的催化剂需放入马弗炉中煅烧，煅烧的温度可以是200～800℃，煅烧
时间可以是1～10h。煅烧后的催化剂需要进行研磨，压片，粉碎，然后筛分，目数可以是5～90目。
[0027]制备好的催化剂用于催化丙烷脱氢反应进行活性评价，将催化剂装于固定床反应器，先通还原气还原处理，然后通原料气丙烷反应，用气相色谱进行产物分析。具体地，还原气可以使用氢气，一氧化碳，氢气/氮气混合气或者氢气/氩气混合气。使用混合气时，氢气的体积分数可以是1％～50％。
[0028]本专利技术中，催化剂活性评价时，将催化剂装于固定床中，用氢气预还原处理，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧化铝负载的三元PtSnNa催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将Pt、Sn、Na的前驱体盐溶液加入到氧化铝载体上，搅拌后静置老化，然后干燥，煅烧。2.如权利要求1所述的一种氧化铝负载的三元PtSnNa催化剂的制备方法，其特征在于：Pt的前驱体盐选自氯铂酸；Pt负载的质量分数为0.5wt％。3.如权利要求1所述的一种氧化铝负载的三元PtSnNa催化剂的制备方法，其特征在于：Sn的前驱体盐选自四氯化锡或者氯化亚锡；Sn负载的质量分数为0.1wt％～10wt％，优选2wt％。4.如权利要求1所述的一种氧化铝负载的三元PtSnNa催化剂的制备方法，其特征在于：Na的前驱体盐选自氯化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、硝酸钠、亚硝酸钠中的一种或几种；Na负载的质量分数为0.01wt％～10wt％，优选0.3wt％。5.如权利要求1所述的一种氧化铝负载的三元PtSnNa催化剂的制备方法，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：何念秋，陈明树，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：