[发明专利]KL分子筛负载单原子Pt与PtxFe团簇结构催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种KL分子筛负载单原子Pt与Pt_xFe团簇结构催化剂及其制备方法与应用。本发明采用了先进、可控性强的原子层沉积设备制备的KL分子筛负载单原子Pt与Pt_xFe团簇结构的沸石催化剂，ALD技术可控制Pt以单原子形式与Pt_xFe(8x13)双金属团簇结构共存，且两者在KL分子筛孔道内高度分散，大幅度提高了Pt与Fe之间的接触。该催化剂能够大幅度提高Pt活性中心的利用率，Pt_xFe不同形式的结构有利于烷烃进行芳构化过程，单原子形式存在的Pt是烷烃进行脱氢过程的有效活性中心，脱氢后的中间物种在Pt_xFe团簇完成芳构化的过程，大大提高了芳烃的选择性，减少了副反应的发生。

技术领域

本发明属于催化剂领域，涉及一种分子筛，尤其涉及一种Pt/KL分子筛催化剂， 更具体涉及一种KL分子筛负载单原子Pt与Pt_xFe团簇结构催化剂及其制备方法与应 用。

背景技术

提高链烷烃(己烷、庚烷、辛烷中的一种)在Pt/KL分子筛催化剂上的芳构化活性及选择性已引起国内外学者的广泛关注。Pt/KL分子筛重整催化剂具有碱性、单功能 与独特的孔结构。与双功能催化剂对比，它对C₆～C₈直链烷烃具有极高的芳构化活性 和选择性，因此开发和研究Pt/KL体系催化剂用于石脑油催化重整具有重大的科研价 值且可以产生可观的经济效益。

为了提高Pt/KL催化剂的活性，可向该催化剂体系添加助剂来改变Pt的电子状态及分散性。其中Ba、Sn是比较常见的助剂，Ba的添加可提高Pt的分散性及增加Pt周 围的电子密度，有效提高了催化剂的芳构化活性{Adolfo Arcoya,XoséL.Seoane,Javier M.Grau,Applied Catalysis A:General 2005,284:85–95}。而Sn呈现一定的惰性，可改 善Pt的分散性及抑制烷烃的深度脱氢，使催化剂的稳定性得到一定的提高{Sung June Cho,RyongRyoo,Catalysis Letters,2004,97(1-2):71-75}。稀土金属(Gd、Tb、Dy、Tm 等)及碱金属(Na、Mg、Rb等)的添加也能有效改变Pt周围的电子密度，提高催化剂的 芳烃选择性{Xiangming Fang,Fengyi Li,Qiang Zhou et al.,Applied Catalysis A:General,1997,161:227-234}。Fe是一种有效改善Pt/KL催化剂结构及性能的助剂，Fe的添加 能够使Pt的分散性及周围的电子密度得到提高，同时可降低催化剂的成本，是一种比 较理想的助剂{Jie Song,Huaijun Ma,Zhijian Tian et al.,Applied Catalysis A:General,2015,492:31-37}。在文献报道中，助剂的添加一般采用传统浸渍法和离子交换法。存在的 问题为助剂和Pt不能得到充分的接触，从而大幅度降低了助剂的添加效果。

发明内容

本发明的目的在于为了克服上述现有技术的不足，提供一种工艺简单、易于控制的原子层沉积(ALD)方法来进行Fe助剂的添加以制备出具有单原子Pt与Pt_xFe团簇结 构催化剂的方法。ALD是一种先进的薄膜技术，可以在各种复杂的基底材料表面沉积 厚度均匀、可控的薄膜，在进行金属颗粒生长时，能够选择性地控制颗粒的均匀性及 大小，与传统的薄膜制备方法及负载颗粒的方法相比具有突出的优势。

本发明提供的制备KL分子筛负载单原子Pt与Pt_xFe团簇结构催化剂的方法，包括：

1)利用原子层沉积法在KL分子筛上脉冲Fe，脉冲完毕后进行Fe的沉积和吹扫； 吹扫完毕后脉冲氧化气，再进行氧化气的吹扫，得到负载Fe的KL分子筛；