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Fe修饰Pt基催化剂、制备方法及其应用技术

技术编号:41260805 阅读:4 留言:0更新日期:2024-05-11 09:19
本发明专利技术公开了一种Fe修饰Pt基催化剂,所述催化剂为Fe掺杂silicalite‑1载体,且负载Pt,或催化剂为以silicalite‑1为载体负载Pt、Fe,其中Fe:Si的摩尔比为0.1‑2.0:100,Pt的负载量为0.5wt%。本发明专利技术提供的Fe修饰Pt基催化剂包括两种,其可分别在载体制备时通过原位掺杂助剂过渡金属Fe后浸渍活性组分Pt,或通过共浸渍同时将助剂Fe及活性组分Pt负载到纯硅分子筛上,上述催化剂的制备操作方法简单。得到的本发明专利技术中的纯硅分子筛负载Fe修饰Pt基催化剂具有高丙烷脱氢活性,尤其是高丙烷转化率及高收率,即在丙烷无氧脱氢制丙烯反应中的应用表现出很好的催化性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术公开涉及催化剂制备的,尤其涉及fe修饰pt基催化剂、制备方法及其应用。


技术介绍

1、丙烷作为天然气、页岩气等的重要组成成分,其高效催化转化不仅具有重要的理论研究意义而且具有广阔的应用前景。并且丙烷脱氢工艺是只用一种原料丙烷生产单一产品丙烯的工艺,具有收率高、技术成熟度高、投资成本较低的特点,因此丙烷脱氢制丙烯已成为增产丙烯的重要手段之一。由于丙烷催化脱氢反应为吸热反应,反应受热力学平衡限制,要获得高的丙烯收率通常需要在高温低压下操作,通常在550℃-750℃压力为1bar时c2-c4烷烃的转化率≥50%。另外,由于烷烃和烯烃的c-h键比c-c键更活泼,因此催化剂需要选择性的断裂c-h键从而获得高的丙烯选择性。同时由于烯烃比烷烃更活泼,在反应过程中容易发生副反应,导致二级产物增多。因此,高活性、高选择性及长寿命催化剂的开发是关键。

2、丙烷无氧脱氢反应中,pt系催化剂和cr系催化剂的研究较为广泛。然而cr金属是一种有毒性的重金属元素,易造成环境污染,因此贵金属催化剂逐渐被推广,但是单金属pt系催化剂也有着稳定性较差的劣势,而助剂和载体的适宜选用则可利于调节pt粒子的几何结构和电子结构,以提高pt催化剂的丙烯选择性和稳定性。其中分子筛具有比表面积较高和孔结构均匀的特点,可以作为稳定亚纳米金属催化剂的理想载体(angewandte chemieinternational edition,2020,59(44):19450-19459)。在pt系催化剂金属助剂的选用中,助剂sn的研究较为广泛,sn可以将催化剂表面的pt物种分割为尺寸较小的pt原子簇,减少受较大尺寸pt原子簇催化的氢解和积炭反应的发生,防止纳米颗粒的烧结,同时增加pt物种的分散度。催化剂中锡的添加具有“几何效应”,并且“几何效应”改变了金属与载体间的界面特性。但是随着更多量的sn0物种添加,导致酸位与金属位的最佳匹配被破坏,进而失活,这对丙烷脱氢反应是不利的。碱金属及ga及in也是良好的助剂(journal ofcatalysis.2011,282(1):165-174.),可以抑制pt基催化剂中副反应的发生,提高催化剂选择性及稳定性。为了提高催化剂的活性及稳定性,zhang等(chemical engineeringjournal.2012,181-182(1):530-537.)在催化剂中添加适量的la,增强氧化态的sn与pt间的相互作用。waku等(journal of catalysis.2004,222(2):481-492.)通过向zsm-5分子筛中添加fe,为pt提供交换位,使稳定性变好。助剂mn的添加可利于形成不同的ptxmny合金结构纳米粒子(pt3mn,ptmn和ptmn3),高度分散的合金纳米粒子对促进丙烷脱氢有重要作用(journal of catalysis,2020,389:450–460)。合适助剂的选择对提高pt基催化剂催化丙烷脱氢性能具有重要的影响作用。虽然上述适用于丙烷无氧脱氢催化剂研究取得一定的进展,但其催化剂的稳定性还需进一步提升。

3、因此,如何研发一种适用于丙烷无氧脱氢的稳定性催化剂,成为人们亟待解决的问题。


技术实现思路

1、鉴于此,本专利技术公开提供了fe修饰pt基催化剂、制备方法及其应用,以解决现有的应用于丙烷无氧脱氢催化剂的稳定性不好、活性低等问题。

2、本专利技术一方面提供了一种fe修饰pt基催化剂,所述催化剂为fe掺杂silicalite-1载体,且负载pt,其中fe:si的摩尔比为0.1-2.0:100,pt的负载量为0.5wt%。

3、或所述催化剂为以silicalite-1为载体负载pt、fe,其中fe:si的摩尔比为0.1-2.0:100,pt的负载量为0.5wt%。

4、本实施方案还提供了一种fe修饰pt基催化剂的制备方法,其中所述催化剂fe掺杂silicalite-1载体,并负载pt的制备方法包括如下步骤:

5、将四丙基氢氧化铵、正硅酸四乙酯、含氯铁前驱体、络合剂以及水混合,持续搅拌,晶化后样品用水进行离心洗涤,烘干,放置于马弗炉中焙烧得到fe修饰纯硅分子筛载体,再进行金属pt负载,得到fe掺杂silicalite-1载体,并负载pt的催化剂。

6、优选地,所述含氯铁前驱体为fecl2·4h2o或fecl3·6h2o。

7、所述催化剂以silicalite-1为载体负载pt、fe的制备方法包括如下步骤:

8、将含氯的铁前驱体通过氯铂酸水溶液溶解,然后将载体silicalite-1加入混合溶液中,之后进行超声,干燥、焙烧得到以silicalite-1为载体负载pt、fe的催化剂。

9、最后,本专利技术还提供了一种所述fe修饰pt基催化剂的应用,可用于丙烷无氧脱氢制丙烯反应。

10、本专利技术提供的fe修饰pt基催化剂包括两种,其可分别在载体制备时通过原位掺杂助剂过渡金属fe后浸渍活性组分pt,或通过共浸渍同时将助剂fe及活性组分pt负载到纯硅分子筛上,上述催化剂的制备操作方法简单。得到的本专利技术中的纯硅分子筛负载fe修饰pt基催化剂具有高丙烷脱氢活性,尤其是高丙烷转化率及高收率,即在丙烷无氧脱氢制丙烯反应中的应用表现出很好的催化性能。

11、应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本专利技术公开。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种Fe修饰Pt基催化剂,其特征在于,所述催化剂为Fe掺杂silicalite-1载体,且负载Pt,其中Fe:Si的摩尔比为0.1-2.0:100,Pt的负载量为0.5wt%。

2.一种Fe修饰Pt基催化剂,其特征在于,所述催化剂为以silicalite-1为载体负载Pt、Fe,其中Fe:Si的摩尔比为0.1-2.0:100,Pt的负载量为0.5wt%。

3.一种权利要求1所述Fe修饰Pt基催化剂的制备方法,其特征在于,所述催化剂Fe掺杂silicalite-1载体且负载Pt的制备方法包括如下步骤:

4.根据权利要求3所述Fe修饰Pt基催化剂的制备方法,其特征在于,所述含氯铁前驱体为FeCl2·4H2O或FeCl3·6H2O。

5.一种权利要求2所述Fe修饰Pt基催化剂的制备方法,其特征在于,所述催化剂以silicalite-1为载体负载Pt、Fe的制备方法包括如下步骤:

6.一种权利要求1或2所述Fe修饰Pt基催化剂的应用,其特征在于,用于丙烷无氧脱氢制丙烯反应。

【技术特征摘要】

1.一种fe修饰pt基催化剂,其特征在于,所述催化剂为fe掺杂silicalite-1载体,且负载pt,其中fe:si的摩尔比为0.1-2.0:100,pt的负载量为0.5wt%。

2.一种fe修饰pt基催化剂,其特征在于,所述催化剂为以silicalite-1为载体负载pt、fe,其中fe:si的摩尔比为0.1-2.0:100,pt的负载量为0.5wt%。

3.一种权利要求1所述fe修饰pt基催化剂的制备方法,其特征在于,所述催化剂fe掺杂s...

【专利技术属性】
技术研发人员:范晓强赵震张宁于学华
申请(专利权)人:沈阳师范大学
类型:发明
国别省市:

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