[发明专利]一种负载型铂基催化剂及其制备方法

说明书

本发明是提供一种负载型铂基催化剂及其制备方法，先制备出具有一定孔结构参数的介孔氧化铝，将SnCl₂·2H₂O和制备的介孔氧化铝在碱溶液下反应，制备出具有一定形貌的Sn‑Al LDHs/Al₂O₃复合材料；然后，将制得的Sn‑AlLDHs/Al₂O₃浸渍到含铂酸溶液中，实现铂金属在Sn‑Al LDHs的层板间的原位还原，挤条成型后，再干燥、活化处理，使Sn‑Al LDHs/Al₂O₃复合材料转变为具有特定形貌的SnO₂‑Al₂O₃复合氧化物；最后，经氢气还原处理，制备得到Pt/SnO₂‑Al₂O₃催化剂，以用于丙烷脱氢制丙烯的催化反应。催化剂的反应性能评价结果显示，采用本方法制备的催化剂具有较高的热稳定性和催化活性，使用寿命长，表现出良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种负载型铂基催化剂及其制备方法，属于工业催化技术领域的催化剂制备技术。

背景技术

丙烷脱氢制丙烯技术是实现练厂气和油田伴生气中低碳烷烃资源优化利用的重要途径，具有重要的研究意义。由于丙烷脱氢是一个强吸热反应过程，需要在高温的苛刻条件下进行，因此活性组分烧结和积碳将导致催化剂的快速失活。研制出具有优异反应性能的脱氢催化剂是实现该技术的关键。

丙烷催化脱氢反应用到的催化剂是多相催化剂，活性金属Pt颗粒是主要的催化活性中心，其在载体上的分散状态、大小和形态等都会对丙烷脱氢催化性能有着重要的影响。CN201510284556.2公开了一种以复合氧化物氧化铝-氧化铬作为复合载体、金属Pt为活性组分、金属Sn、La和Y为助剂的丙烷脱氢催化剂。CN201510363737.4提供一种以氧化铝、氧化镁混合物为载体的丙烷脱氢催化剂。CN201410277124.4提供了一种利用水滑石层板对金属活性中心的晶格诱导作用控制活性中心高度分散的负载型金属催化剂。尽管这些催化剂在某些条件下的反应转化率和选择性较高，但在高温的反应条件下，催化剂表面的积碳和活性组分的烧结仍不可避免，导致催化剂的快速失活。另外，已公开的专利文献对丙烷脱氢催化剂的研究多集中在不同类型的载体筛选及金属助剂的影响上，而忽略了对活性中心和载体微结构的控制。因此，探索催化剂的制备方法，以调控载体的微观形貌，进而改善催化剂活性中心的分布，充分发挥助剂的助催化效应就显得十分重要与紧迫。

近年来，水滑石(LDHs)以其独特的结构特点被广泛应用到催化领域，最常见的水滑石为镁铝水滑石、锌铝水滑石等。当这些水滑石在被用作催化剂载体时，二价金属氢氧化物可对进入其晶格的高价金属起到限域效应，进而限制了高价金属在焙烧、还原的过程中的生长。同时，水滑石层板的晶格诱导又有利于外源活性金属的分散。因此，研究者们常常利用水滑石的这些特点，有效地抑制了金属助剂在焙烧还原过程中的生长，并成功地利用晶格诱导作用，实现了对金属活性中心分散状态的控制。但由于这些常见的水滑石本身不具备催化活性，仅仅作为载体，这在很大程度上限制了催化剂的催化效率。因此，我们通过Sn-Al水滑石在介孔氧化铝上的原位生长引入锡(Sn)组分，再通过活性金属在水滑石上的原位还原引入铂(Pt)组分。该类型催化剂不仅有助于铂、锡组分的锚定，而且也有助于活性组分的分散。因此，通过调变Sn-Al水滑石原位生长的形貌，控制载体的微观结构，考察其对丙烷脱氢反应性能的影响，以获得具有优异催化反应性能的催化剂显得尤为重要。

发明内容