Al2O3担载Pt基催化剂的丙烷脱氢性能研究

摘要

作为资源高效、清洁利用的重要途径，近年来丙烷催化脱氢制烯烃已经引起了广泛的关注。而其中工业上应用最为广泛的是高比表面积Al2O3负载的Pt系催化剂。但是，在低碳分子脱氢反应过程中，尤其是在苛刻的反应条件下，由积碳中毒和颗粒烧结引发的Pt系催化剂的失活仍然是该反应急需解决的难题。近年来，为了提高Pt系催化剂的催化稳定性，制备具有低负载量的活性组分、高稳定和高活性的新型催化剂已成为当前研究的热点。
　　本文从Al2O3载体的创新制备出发，首先成功实现了片状Al2O3载体的宏量制备，进一步根据片状Al2O3载体的结构和表面性质，不断对活性组分和助剂的组成进行调控。在此研究基础上，成功实现了PtSn纳米簇的二维分散和稳定，开发出了具有高反应活性和产物选择性、优越抗积碳和抗烧结特性的PtSn/γ-Al2O3丙烷脱氢催化剂，同时考察研究了载体纳米结构和表/界面性质对活性组分几何和电子结构的作用规律，成功实现了高稳定的PtSn/γ-Al2O3丙烷脱氢催化剂的设计合成。另一方面，从第二助剂对载体、活性组分以及第一助剂的修饰出发，进一步制备出了抗积碳能力更强，循环稳定性更好的PtSn/Al2O3-X催化剂，为提高催化剂性能提供了下一步实验思路。

目录

声明

摘要

引言

1 文献综述

1．1 研究背景

1．2 商业丙烷脱氢制丙烯过程

1．2．1 Catofin脱氢过程

1．2．2 Oleflex脱氢过程

1．2．3 其他专利的脱氢过程

1．3 丙烷直接脱氢热力学分析

1．4 丙烷直接脱氢催化体系研究进展

1．4．1 Pt系催化基研究进展

1．4．2 Cr系催化基研究进展

1．5 丙烷直接脱氢反应和积碳失活机理

1．5．1 丙烷脱氢反应机理

1．5．2 催化剂积碳失活机理

1．6 选题的科学依据及意义

1．7 主要研究内容

2 实验总述

2．1 实验药品

2．2 实验仪器

2．3 催化剂载体材料的制备

2．3．1 Al2O3纳米片合成

2．3．2 Al2O3纳米棒合成

2．3．3 Al2O3空心球合成

2．4 催化剂的表征

2．4．1 元素组成分析

2．4．2 比表面积和孔径分布(N2-absorption)

2．4．3 透射电子显微镜

2．4．4 粉末X射线衍射

2．4．5 H2-O2滴定

2．4．6 程序升温还原

2．4．7 丙烯程序升温脱附

2．5 催化活性评价

2．5．1 实验反应装置和步骤

2．5．2 反应性能计算方法

2．5．3 催化剂寿命评价

2．5．4 积碳行为分析

3 载体对PtSn／Al2O3催化剂结构与丙烷脱氢性能的影响

3．1 引言

3．2 PtSn／Al2O3催化剂制备

3．3 载体形貌对PtSn／Al2O3催化剂丙烷脱氢反应性能的影响

3．3．1 载体材料织构表征

3．3．2 载体形貌对PtSn／Al2O3催化剂丙烷脱氢反应性能的影响

3．4 片状PtSn／Al2O3催化剂的组成与性能调变

3．4．1 片状载体性质调变

3．4．2 片状PtSn／Al2O3催化剂组分含量调变

3．5 片状PtSn／Al2O3催化剂对丙烷脱氢反应抗积碳特性的影响

3．5．1 催化剂织构性质表征

3．5．2 活性相几何结构表征

3．5．3 活性相电子结构表征

3．5．4 催化剂丙烷脱氢性能

3．5．5 催化剂积碳行为分析

3．6 本章小结

4 第二助剂对PtSn／Al2O3催化剂结构与丙烷脱氢性能的影响

4．1 引言

4．2 PtSn／Al2O3-X催化剂制备

4．2．1 PtSn／Al2O3-X催化剂丙烷脱氢反应性能的调变

4．3 PtSn基催化剂丙烷脱氢反应中X助剂的抗积碳特性

4．3．1 积碳量

4．4．2 积碳速率

4．4．3 循环再生性能

4．5 第二助剂X对Pt基催化剂结构调变的初步研究

4．5．1 催化剂织构表征

4．6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢