丙烷脫氫催化劑的研究.pdf

1、本論文工作采用微型催化反應(yīng)裝置較系統(tǒng)地研究了添加堿金屬、堿土金屬離子以及稀土金屬離子助劑對(duì)負(fù)載型PtSn/Al2O3催化劑丙烷脫氫反應(yīng)性能。用吡啶吸附-紅外光譜、熱重-差熱、程序升溫還原、氫化學(xué)吸附等多種物理化學(xué)手段表征了催化劑表面酸性、金屬表面性質(zhì)以及負(fù)載組分-載體之間相互作用的影響，探討了不同助劑的共性和特性以及堿性助劑的作用機(jī)理，為開發(fā)高穩(wěn)定性丙烷脫氫催化劑提供了依據(jù)。研究結(jié)果表明:
　　1.添加Sn明顯地改善Pt/Al2O

2、3催化劑反應(yīng)性能，提高催化劑穩(wěn)定性的同時(shí)，丙烯的選擇性也顯著地提高。Sn/Pt原子比在1～5范圍內(nèi)，Sn對(duì)催化劑的影響基本相似。
　　2.添加堿金屬離子、堿土金屬離子助劑可提高PtSnX/Al2O3(X表示堿金屬、堿土金屬元素)催化劑丙烷脫氫反應(yīng)穩(wěn)定性，催化劑的丙烷轉(zhuǎn)化率和丙烯選擇性因堿性金屬離子助劑種類的不同而有所不同。添加一定量的Li+，Na+，K+，Cs+Mg2+，Ca2+，Sr2+，Ba2+(X/Pt=1)可以提高催化劑的

3、脫氫反應(yīng)穩(wěn)定性。其中在堿金屬系列中添加Na+離子的PtSnNa/Al2O3催化劑反應(yīng)性能最佳，在堿土金屬系列中添加Ca2+離子的PtSnCa/Al2O3催化劑反應(yīng)性能最佳。
　　3.PtSnNa/Al2O3催化劑丙烷脫氫反應(yīng)穩(wěn)定性與Na含量密切相關(guān)。隨Na含量增加，丙烷的轉(zhuǎn)化率逐漸提高，在Na/Pt=8～10時(shí)達(dá)到極大值。隨Na含量進(jìn)一步增加，PtSnNa/Al2O3催化劑的丙烷轉(zhuǎn)化率和脫氫反應(yīng)穩(wěn)定性反而有所下降。
　　4.

4、PtSn/Al2O3催化劑表面酸中心幾乎都是L酸中心。Na+的引入可以中和催化劑表面的酸中心，卻不會(huì)改變催化劑表面酸的性質(zhì)。隨Na含量增加，催化劑表面酸中心減少，催化劑積炭量降低，提高催化劑的金屬表面裸露度，從而改善了催化劑的脫氫反應(yīng)穩(wěn)定性。但是添加過量的Na+破壞了Sn-Al2O3之間以及Pt-Sn之間的相互作用，使錫組分易被還原，使催化劑中毒。另一方面，Na含量較高Na/Pt=15)的PtSnNa/Al2O3催化劑雖具有較強(qiáng)的抗積炭

5、性能但催化劑活性金屬表面減小，所以丙烷脫氫反應(yīng)活性降低。
　　5.在PtSn/Al2O3催化劑中引入稀土金屬離子La3+、Ce3+，其中La3+的引入提高了PtSnNa/Al2O3催化劑丙烯收率和脫氫反應(yīng)的穩(wěn)定性，催化劑的抗積炭能力有顯著地提高。Ce3+的引入?yún)s使PtSnNa/Al2O3催化劑丙烯收率和脫氫反應(yīng)穩(wěn)定性有所下降。
　　6.失活后的PtSnNaLa/Al2O3催化劑進(jìn)行簡(jiǎn)單燒炭處理，可以使催化劑的活性得到一定程度