[发明专利]纳米钛硅分子筛负载的铂基催化剂、其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种纳米钛硅分子筛负载的铂基催化剂、其制备方法和应用，属于有机化工原材料制备。所述催化剂是纳米钛硅分子筛和铂金属簇两种物相组成，并且两相中间发生强相互作用，紧密结合，铂以原子簇形式均匀分散在钛硅分子筛表面；其中，铂的含量为0.5‑1.0wt%，铂原子团簇的尺寸为1nm‑2nm。本发明通过乙二醇预还原法制备纳米钛硅分子筛负载的铂基单金属催化剂。该方法制备的催化剂，能够将pt进行更好的分散，颗粒尺寸更加集中且更小。

技术领域

本发明属于有机化工原材料制备技术领域，尤其是一种纳米钛硅分子筛负载的铂基催化剂、其制备方法和应用。

背景技术

丁烷是液化石油气的重要组成部分，价格低廉来源广泛。每年产量巨大的液化石油气却主要作为燃料进行使用，属于对能源的极大浪费。而丁烯是化工行业中重要化学品的中间产物，用于生产橡胶、塑料和其他聚合物，是仅次于乙烯和丙烯的重要是有化工基本原料。随着下游市场特别是合成橡胶产量的增加，丁烯的市场需求逐年增加。所以把丁烷通过催化脱氢的方法变为烯烃具有重要的应用价值。目前的丁烷脱氢制备丁烯的工艺流程主要分为直接脱氢和氧化脱氢。氧化脱氢因为反应中氧化物的存在，所以没有热力学限制，但是同时也存在容易发生过度氧化的问题，使最终的目标产物丁烯和丁二烯的产物选择性较低。相对于氧化脱氢，直接脱氢的研究更加广泛，直接脱氢受热力学限制，是强吸热反应，需要较高的温度下进行，在在1bar、550-750℃的温度范围下丁烷脱氢制烯烃的转化率≥50％，所以丁烷脱氢温度一般在500℃以上。但是高温会导致高能耗及裂解和结焦的产生，使选择性降低。因此，开发在较低温度下，具有高产率和抗积碳性能优异的催化剂十分重要。

在丁烷直接脱氢的催化反应体系中，传统浸渍法制备的铂基催化剂容易发生活性组分分布不均匀的问题。而乙二醇预还原法制备催化剂可以有效改善这个问题。这种方法制备的催化剂，铂颗粒的尺寸分布更加集中，尺寸更加小，且与载体有强相互作用。这有利于提高催化剂的催化活性和稳定性，有效降低副反应（积碳和氢解反应）的发生。虽然可以通过催化剂循环再生的方法去除积碳，但是如何能够推进催化剂的稳定使用一直是人们关注的重点。

发明内容

发明目的：提供一种纳米钛硅分子筛负载的铂基催化剂、其制备方法和应用，以解决背景技术中所涉及的问题。

技术方案：一种纳米钛硅分子筛负载的铂基催化剂、其制备方法和应用，包括：

所述催化剂是纳米钛硅分子筛和铂金属簇两种物相组成，并且两相中间发生强相互作用，紧密结合，铂以原子簇形式均匀分散在钛硅分子筛表面；其中，铂的含量为0.5-1.0wt%，铂原子团簇的尺寸为1nm-2nm。

本发明还提供一种纳米钛硅分子筛负载的铂基催化剂的制备方法，其特征在于，该方法首先制备纳米钛硅分子筛，然后通过乙二醇预还原的方式负载铂原子簇到钛硅分子筛载体上，即可得到所述的纳米钛硅分子筛负载的铂基单金属催化剂。

在进一步的实施例中，所述制备方法包括如下步骤：

步骤1、纳米钛硅分子筛载体的制备

使用水热合成法，以硅酸四乙酯作为硅源，钛酸四乙酯作为钛源，四丙基氢氧化铵为模板剂，通过水热反应进行催化剂的制备；水热反应结束后，洗涤，干燥和焙烧处理后得到纳米钛硅分子筛；其中，硅与钛的比例通过调节硅酸四乙酯和钛酸四乙酯的比例进行调节；

步骤2、乙二醇预还原法

按照质量比将硝酸铂水溶液与一定量的乙二醇进行混合，加入一定量的PVP聚乙烯吡咯烷酮搅拌下溶解均匀后，加入一定量的纳米钛硅分子筛，在回流装置升温至预定定温度，加热搅拌预定小时；冷却后，将乙二醇溶剂和聚乙烯吡咯烷酮除去，焙烧处理后得到纳米钛硅分子筛负载的铂基单金属催化剂。

在进一步的实施例中，所述步骤1中，钛硅分子筛中Si：Ti摩尔比范围是10～50。