[发明专利]一种Pt纳米颗粒再分散制备单原子催化剂的方法

说明书

本发明公开了一种Pt纳米颗粒再分散制备单原子催化剂的方法，属于Pt催化剂技术领域。包括如下步骤：(1)制备含有Pt纳米颗粒的催化剂；(2)将含有Pt纳米颗粒的催化剂使用空气、水、HCl的混合物高温下进行再分散处理，得到Pt单原子催化剂。本发明提供的一种Pt纳米颗粒再分散制备单原子催化剂的方法，具有操作简单、效果显著的优点，能有效地将Pt纳米颗粒分散成Pt单原子，既适用于新制备单原子Pt催化剂，也适用于将使用后失活的铂基催化剂再生。

技术领域

本发明属于Pt催化剂技术领域，涉及一种Pt纳米颗粒再分散制备单原子催化剂的方法。

背景技术

铂催化剂是化学、石油和化工反应过程经常采用的一种催化剂，具有较高的催化活性，良好的选择性，且催化剂制作简单方便，催化剂使用量少，可以通过制造方法的变化和改进改善其性能。因此被广泛用于氨氧化、石油烃重整、不饱和化合物氧化及加氢、气体中一氧化碳、氮氧化物的脱除等反应过程。

催化重整是石油炼制过程之一，即在有催化剂作用的条件下，对汽油馏分中的烃类分子结构进行重新排列成新的分子，使原油蒸馏所得的轻汽油馏分转变成富含芳烃的高辛烷值汽油。铂催化剂是催化重整反应中优异的催化剂，但随着反应的进行，高温以及含水氛围下Pt会发生严重的积聚，马爱增等人研究发现石脑油催化重整反应中运转1 967天的催化剂中Pt严重集聚，Pt最大晶粒直径达到90nm，催化剂活性大幅下降，要想恢复催化剂的活性，需将聚集的Pt颗粒再分散。

USP4444897公开了一种Pt-Ir基催化剂再分散方法，该方法将催化剂还原后，再用无氧气氛下含HCl和水的氦气处理，最后用含HCl和氧的气体处理，使得活性组分再分散。

CN 106268883 B公开了一种高Pt分散的方法，该方法将负载活性组分的氧化铝载体进行电离辐射处理，再进行水氯活化、还原制得较高铂分散度的铂基化剂。

CN107362834A公布了一种恢复在用连续重整催化剂活性的方法，该方法将使用过的催化剂烧焦后，置于盐酸中30℃浸泡2h，除去废液、干燥，最后在510℃水氯活化4h，得到活化后的催化剂。经实验测试该方法可有效恢复连续重整催化剂的活性。

现有催化剂再分散方法存在各种缺陷与不足，专利USP4444897使用无氧气氛下含HCl和水的氦气处理，工业上使用氦气成本较高；专利CN 106268883 B需预先将负载活性组分的氧化铝载体进行电离辐射处理，步骤繁琐；专利CN107362834 A置于盐酸中30℃浸泡2h，除去废液、干燥，步骤繁琐且难以在线处理。

发明内容

本发明的目的是提供一种使Pt团簇再分散成单原子或制备单原子Pt催化剂的方法，该方法操作简单，无需对载体及催化剂进行特殊处理，使用空气当处理介质成本低，可在线操作且能有效使Pt团簇再分散成单原子。该发明可为工业上催化重整中铂基催化剂失活再生(再分散)提供技术支持。本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种Pt纳米颗粒再分散制备单原子催化剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)制备含有Pt纳米颗粒的催化剂；(2)将含有Pt纳米颗粒的催化剂使用空气、水、HCl的混合物高温下进行再分散处理，得到Pt单原子催化剂。

进一步地，Pt基催化剂中的Pt含量为0.01～3wt.％。

进一步地，再分散处理所使用的温度为400～600℃，优选450～550℃。

进一步地，再分散处理所使用介质制备方法为：空气通过HCl水溶液，得到含有HCl的饱和空气。

进一步地，再分散制备处理使用介质的HCl水溶液浓度为：0.01～0.5mol/L，优选0.01～0.2mol/L。

进一步地，再分散处理所使用介质气剂比为1000:0.5～1000:10。气剂比：每小时通过催化剂床层的气体量与催化剂体积之比。