[发明专利]一种原子层沉积技术制备铂基催化剂的方法及其在丙烷脱氢反应中的应用

说明书

本发明提供了一种原子层沉积(ALD)技术制备铂基催化剂的方法及其在丙烷脱氢反应中的应用。所述催化剂为氧化铝负载的铂基催化剂，催化剂的载体为γ‑Al₂O₃，负载铂作为主要活性组分,铂的负载量为0.1‑5wt％，负载锡作为催化剂的助剂，锡的负载量0.01‑5wt％。所述铂基催化剂制备过程简单，且用于丙烷脱氢反应后，具有非常好的抗积碳性能，可以在反应条件下持续运行60h以上而没有明显失活，同时催化剂对反应产物也具有非常高的选择性，烯烃选择性在运行期间可以维持在90％以上。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，具体涉及一种原子层沉积技术制备铂基催化剂的方法及其在丙烷脱氢反应中的应用。

背景技术

丙烷是石油化工领域的重要基础原料之一，可以用来生产聚丙烯，丙烯晴，环氧丙烷等重要的化工产品。因此，全世界对丙烯的需求量极为巨大。目前，工业上丙烯的生产主要来自以下几个过程：1)石脑油裂解制乙烯过程的副产，2)催化裂化过程，3)甲醇制丙烯(MTP)以及丙烷脱氢过程。随着世界上对丙烯需求的日益增长，传统的石油催化裂化过程已经不能满足人们的需求。近来，美国页岩气技术的突破，使得丙烷脱氢制丙烯工艺开始备受关注。

丙烷脱氢制丙烯技术是强吸热反应，且反应平衡受热力学控制，很难获得较高的转化率。为了提高丙烷脱氢反应的转化率反应通常需要在较高的反应温度以及负压条件下进行。但是较高的温度会导致丙烷脱氢反应副产物以及积碳的生成，降低了产物的选择性并导致催化剂加速失活。因此，开发高活性，高选择性，以及高稳定性的丙烷脱氢催化剂对丙烷生成丙烯过程的工业应用过程至关重要。

目前工业上应用的UOP公司的Oleflex技术主要以氧化铝负载的铂为主要活性组分，通过添加Sn来调变催化剂的活性和稳定性。此催化剂虽然有较好反应活性和产物选择性，但是仍然避免不了催化剂反应过程中积碳造成的催化剂失活，所以每隔极短的时间就需要进行催化剂的烧炭再生，这极大降低了催化剂的工业应用价值。中国专利CN105709728A,CN105233844A等专利通过对催化剂载体的改性，来降低催化剂副产物的产生，提高产物的选择性。而CN101066532A等通过在分子筛骨架中掺杂Sn，大大提高了丙烷脱氢催化剂的活性，产物选择性以及反应稳定性。但是以上工作的催化剂制备过程中需要严格控制制备过程中各组分比例等一系列合成条件才能获得较优的催化剂活性和产物选择性，同时催化剂的抗积碳能力上仍显不足，运行极短的时间后催化剂的活性就会大大降低。极大限制了其工业应用过程。

发明内容

本发明的目的在于提供一种原子层沉积技术制备铂基催化剂的方法，制得的铂基催化剂用于丙烷脱氢反应中，是一种高效、稳定的丙烷脱氢制丙烯的方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种铂基催化剂的制备方法，采用原子层沉积技术来制备，将Sn浸渍负载在氧化铝载体表面得到改性的催化剂载体，再将Pt通过原子层沉积技术负载在改性的催化剂载体的氧化铝表面，得到铂基催化剂Pt-Sn/Al₂O₃；其中，所述铂基催化剂为氧化铝负载的铂基催化剂，该催化剂的载体为γ-Al₂O₃，负载铂作为主要的活性组分，铂的负载量为0.1-5wt％，优选为0.3wt％-1wt％，负载锡作为催化剂的助剂，锡的负载量为0.01-5wt％，优选为0.1wt％-1wt％。丙烷脱氢反应过程中，催化剂的活性，丙烯选择性以及催化剂的稳定性都非常重要，原子层沉积技术，可以将铂均匀的沉积在催化剂载体表面，有利于阻止铂颗粒的长大，提高高温反应过程中催化剂的稳定性。同时使得铂选择性沉积到锡表面，更容易与锡形成比较强的相互作用，因此制备过程简单易重复，同时有利于提高催化剂的活性和选择性。