一种铂基催化剂再生方法、再生铂基催化剂及其应用技术

本发明专利技术公开了一种铂基催化剂再生方法、再生铂基催化剂及其应用。本发明专利技术所提供的铂基催化剂再生方法，将铂基催化剂加入到盐酸和过氧化氢的混合溶液中，使活性成分铂烧结后的催化剂上烧结的铂转化成了氯铂酸，在除去溶液体系中的水后氯铂酸可以均匀且稳定地负载在铂基催化剂载体上，并在后续经过煅烧后形成均匀分散的铂单质颗粒，且单质颗粒的粒径均一，与烧结前铂基催化剂上铂单质颗粒的大小相近。由于活性组分分散性良好，所以采用本发明专利技术所提供的再生方法再生得到的铂基催化剂，在催化丙烷脱氢制备丙烯的反应时具有优异的目标反应选择性和反应物转化率。性和反应物转化率。性和反应物转化率。

【技术实现步骤摘要】
一种铂基催化剂再生方法、再生铂基催化剂及其应用


[0001]本专利技术涉及催化剂再生
，具体地，涉及一种铂基催化剂再生方法、再生铂基催化剂及其应用。

技术介绍

[0002]低成本的丙烷脱氢法是目前生成丙烯的主要方法之一，自动化程度高，安全性、稳定性好。但丙烷脱氢是吸热反应，为提高烷烃的平衡转化率，需要提高反应温度至500～1000℃，然而高温会导致丙烷在脱氢过程中发生一系列副反应。为了解决这一问题，研究在高温条件下仍能保持高活性、高稳定性的催化剂具有重要意义。
[0003]铂基催化剂由于在催化丙烷脱氢反应时的活性较高而在丙烷脱氢这一领域备受关注。然而，铂基催化剂存在着一个致命缺点：在催化丙烷脱氢的过程中，反应体系中的高温会导致铂基催化剂中的活性组分Pt聚集、形成颗粒并长大，简而言之就是铂基催化剂中的铂发生烧结，此时催化剂会失去活性。虽然同样会造成催化剂上活性位点的减少，但不同于积碳结焦造成的暂时性失活，高温导致的Pt烧结对于催化剂而言是不可逆的，催化剂的活性无法自行恢复。因此，在Pt烧结后恢复催化剂的活性，是提高铂基催化剂对丙烷脱氢反应的催化性能的关键。
[0004]现有技术公开了一种含铂低碳烷烃脱氢催化剂的再生方法，通过通入含卤素与含水或可分解含氧化合物的混合气体补充催化剂上的卤素，在这之后通过通入含氧气流对催化剂进行氧化，整个补氯
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氧化过程促进了失活催化剂中团聚Pt粒子的再分散。然而，该现有技术所提供的是一种气相再生铂基催化剂的方法。实际上现有的铂基催化剂再生方法也通常是在气相中进行再生，这是因为在气相中再分散Pt颗粒能够保证不破坏催化剂原有的活性物质的结构，然而在气相中进行再生必须要在300～800℃的高温条件下进行补氯处理，这就大大提高了再生过程的耗能。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中必须要在气相中再生分散性良好的铂基催化剂，因此再生过程耗能过大的问题，本专利技术提供了一种铂基催化剂再生方法，在盐酸和过氧化氢组成的液相体系中对铂基催化剂进行再生，先破坏，后在液相中重建了铂基催化剂原有的铂颗粒均匀分散的结构，大大降低了再生过程的耗能。
[0006]本专利技术的另一目的在于提供一种再生铂基催化剂。
[0007]本专利技术的另一目的在于提供一种再生铂基催化剂在催化丙烷脱氢方面的应用。
[0008]本专利技术上述目的通过如下技术方案实现：
[0009]一种铂基催化剂的再生方法，铂基催化剂包括催化剂载体和负载在载体且已烧结的活性组分Pt，铂基催化剂的再生方法具体包括如下步骤：
[0010]S1.将Pt烧结后的铂基催化剂加入到盐酸与过氧化氢的混合溶液中并使其均匀分散，充分反应后得到待活化的再生铂基催化剂；
[0011]S2.对步骤S1所得待活化的再生铂基催化剂进行煅烧，得到再生铂基催化剂；
[0012]所述步骤S1中Pt烧结后的铂基催化剂上的Pt、盐酸与过氧化氢的比例为2mg：(0.5～2)mL：(0.5～2)mL。
[0013]在本专利技术的具体实施方式中，盐酸是本领域常规的溶质质量分数为37％的浓盐酸水溶液；过氧化氢是本领域常规的溶质质量分数为30％的水溶液；步骤S1中的反应可以在本领域常规的任意反应温度下进行。
[0014]在步骤S1中将Pt烧结后的铂基催化剂加入到盐酸与过氧化氢的混合溶液中，催化剂上的Pt能够与盐酸与过氧化氢发生如下式(1)所示的化学反应：
[0015]2H2O2+6HCl+Pt＝H2PtCl6+4H2O (1)
[0016]可见，在盐酸和过氧化氢的作用下催化剂上烧结的Pt金属单质颗粒可以被转化成溶于水并在整个体系中均匀分散的氯铂酸，其中过氧化氢起到的是氧化Pt的作用，而盐酸中的氯离子可以与Pt被氧化形成的四价铂离子配位，形成[PtCl6]2‑
。然而，铂作为一种化学性质并不活泼的贵金属，在与过氧化氢、盐酸反应时需要控制铂、盐酸与过氧化氢的比例为2mg：(0.5～2)mL：(0.5～2)mL。由于本专利技术所采用的是本领域常规的溶质质量分数为37％的浓盐酸水溶液和本领域常规的溶质质量分数为30％的水溶液，因此根据换算可知铂与盐酸、过氧化氢的摩尔比为1：(582.5～2330)：(470.5～1882)，可见，需要采用大量的盐酸和过氧化氢对铂进行处理才能将铂氧化并形成氯铂酸。然而当盐酸和过氧化氢的量过大时，氯铂酸会进一步转化，形成难以负载在催化剂载体上的其他产物，同样不利于铂基催化剂的再生。
[0017]在步骤S1中将催化剂上烧结后的Pt单质转化成氯铂酸后，铂基催化剂原有的活性物质结构就被完全破坏，固体的铂基催化剂上只剩下催化剂载体。在步骤S1中使铂基催化剂均匀分散，能够使催化剂上的铂颗粒充分溶解形成氯铂酸，但铂元素不会就此从催化剂载体上脱落，因为O和Cl物种的引入会导致Pt周围电子的重新分布，这就可能生成[PtOCl]‑
这一类的中间产物，而中间产物可以牢固地吸附在载体上。经过后续的煅烧过程后中间产物可以重新转化为稳定吸附在载体上且单分散的铂单质，重建起铂基催化剂原有的活性物质结构，而这是本专利技术能够实现液相再生铂基催化剂的关键。
[0018]现有的再生铂基催化剂的方法需要在气相中进行，正是因为在破坏催化剂原有的活性物质结构后难以重建其结构，具体而言，难点在于实现催化剂上活性物质铂的重新负载，而本专利技术将铂转化成氯铂酸后由于还形成了[PtOCl]‑
等可能的中间产物，所以可以使铂重新负载在催化剂载体上。
[0019]步骤S2的目的在于使氯铂酸被充分转化为金属铂单质颗粒。在本领域常规的煅烧条件下进行充分煅烧即可将氯铂酸充分转化。
[0020]优选地，步骤S2中煅烧温度为200～800℃。
[0021]在200℃以上的温度下进行煅烧有利于氯铂酸及中间产物进行更充分的转化，而当煅烧温度低于800℃时更有利于节能。
[0022]更优选地，步骤S2中煅烧温度为500～600℃。
[0023]优选地，步骤S1中反应温度为50～100℃。
[0024]当步骤S1中反应温度高于50℃时，氯铂酸的生成反应可以进行得更充分；但当反应温度高于100℃时，对反应本身基本已不会产生影响，但会提高耗能。
[0025]优选地，步骤S1中反应时间为1～6h。
[0026]步骤S1中反应时间高于1h时，有利于氯铂酸生成反应的充分进行；但盐酸和过氧化氢都属于容易挥发的物质，当反应时间高于6h时，体系中的盐酸和过氧化氢容易被蒸发、流失。
[0027]更优选地，步骤S1中反应时间为2～4h。
[0028]优选地，步骤S2中煅烧时间为1～4h。
[0029]当煅烧时间高于1h时有利于氯铂酸及中间产物向铂单质的转化，而煅烧时间高于4h时由于反应基本进行完全，因此继续增大煅烧时间会使耗能过大。
[0030]优选地，步骤S1中所述Pt烧结后的铂基催化剂中Pt的含量为0.1～0.3wt％。
[0031]更优选地本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铂基催化剂的再生方法，铂基催化剂包括催化剂载体和负载在载体且已烧结的活性组分Pt，其特征在于，所述铂基催化剂的再生方法具体包括如下步骤：S1.将Pt烧结后的铂基催化剂加入到盐酸与过氧化氢的混合溶液中并使其均匀分散，充分反应后得到待活化的再生铂基催化剂；S2.对步骤S1所得待活化的再生铂基催化剂进行煅烧，得到再生铂基催化剂；所述步骤S1中Pt烧结后的铂基催化剂上的Pt、盐酸与过氧化氢的比例为2mg：(0.5～2)mL：(0.5～2)mL。2.如权利要求1所述铂基催化剂的再生方法，其特征在于，所述步骤S2中煅烧温度为200～800℃。3.如权利要求2所述铂基催化剂的再生方法，其特征在于，所述步骤S2中煅烧温度为500～600℃。4.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐勇，赖晓菲，任国绵，陈剑华，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：