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丙烷催化脱氢制丙烯(PDH)是重要的工业丙烯生产路线,可以有效缓解丙烯生产原料对石油资源的过度依赖。目前,在UOP公司开发的Oleflex工艺中氧化铝负载的铂-锡催化剂(PtSn/Al2O3)已实现商业化应用,但高温反应条件下往往存在活性相迁移团聚以及积碳沉积等问题,导致催化剂快速失活。对于反应后的失活催化剂,需要进行频繁地再生操作以恢复其催化活性,但这将加剧活性相的烧结问题,最终导致催化剂的永久性失活,严重降低催化效率,且大大增加生产成本。因此,设计制备具有稳定铂原子中心的高效丙烷脱氢铂基催化剂具有极其重要的研究价值和实用价值。 针对铂基催化剂中活性相烧结和积碳沉积等问题,大连理工大学陆安慧教授课题组设计了一种钙助剂修饰的氧化铝负载的铂-锡催化剂(PtSnCa/Al2O3),在丙烷脱氢反应中表现出优异的催化活性。其中,钙助剂的引入可与配位不饱和的铝物种以及助剂锡物种协同作用,共同修饰活性相铂物种的局部微环境,以促进铂物种的分散,降低活性相的粒径,增加铂物种的电子密度,促进产物丙烯的脱附,抑制积碳生成,从而提高催化剂在丙烷脱氢过程中的催化活性。与不添加钙助剂的催化剂相比,PtSnCa/Al2O3催化剂表现出更高的丙烯生成速率(1.67 molC3H6 molPt-1 s-1)和更低的积碳沉积速率(0.04 h-1),且在连续反应-再生循环过程中表现出优异的再生稳定性,反应前后粒径保持不变(~1nm),表现出优异的抗烧结能力。
图1 PtSnCa/Al2O3催化剂的催化性能 论文信息 Calcium-Modified PtSn/Al2O3 Catalyst for Propane Dehydrogenation with High Activity and Stability Xin-Qian Gao, Zi-Hao Yao, Wen-Cui Li, Gao-Ming Deng, Lei He, Rui Si, Jian-Guo Wang, Prof. An-Hui Lu ChemCatChem DOI: 10.1002/cctc.202201691
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