[发明专利]一种轻质烷烃脱氢制烯烃催化剂、其制备方法及应用

权利要求书

1.一种负载型轻质烷烃脱氢制烯烃催化剂，其特征在于：包括载体和催化活性相，载体为纤锌矿晶型的氮化铝纳米粉，催化活性相为Pt-M二元合金纳米簇，其中Pt为活性组分，M为金属助剂，为Zn、Cu、Sn、Ga或In；催化剂中Pt的质量百分数为0.1 ~ 5.0 wt%，M的质量百分数为0.1 ~ 10 wt%；所述氮化铝纳米粉通过对氮化铝进行球磨处理或酸性水溶液处理得到。

2.如权利要求1所述的一种负载型轻质烷烃脱氢制烯烃催化剂，其特征在于：所述催化剂中Pt的质量百分数为0.1 ~ 0.5wt%。

3.如权利要求1所述的一种负载型轻质烷烃脱氢制烯烃催化剂，其特征在于：所述Pt-M二元合金以低维纳米簇的形式附着在氮化铝载体表面，Pt-M二元合金纳米簇粒径范围在0.5～5 nm，集中在2 nm。

4.一种权利要求1所述的负载型轻质烷烃脱氢制烯烃催化剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1 氮化铝载体预水解：进行球磨处理或酸性水溶液处理，

a) 球磨处理：氮化铝载体在室温下球磨0.1 ~ 10 h，球磨转速小于800 r/min，气氛为空气或氧气；

b) 酸性水溶液处理：氮化铝载体在室温下等体积浸渍HNO₃和/或HCl溶液，于室温静置、预水解、干燥；

S2 制备催化剂：

采用共浸渍法、分步浸渍法或浸泡法在预水解后的氮化铝载体上引入活性组分Pt和金属助剂M，得到催化剂前驱体，将催化剂前驱体于400~800℃ 下焙烧、还原得到负载型轻质烷烃脱氢制烯烃催化剂。

5.如权利要求4所述的负载型轻质烷烃脱氢制烯烃催化剂的制备方法，其特征在于：

所述共浸渍法制备催化剂前驱体包括如下步骤：a) 将Pt盐与金属助 剂盐溶解于水溶剂中，得到金属前驱盐溶液；b) 将金属前驱盐溶液浸渍到预水解后的氮化铝载体上，室温静置、干燥，得到催化剂前驱体；所述金属助 剂盐为Zn盐或Cu盐；

所述分步浸渍法制备催化剂前驱体包括如下步骤：a) 将Pt盐和Sn盐分别溶于水溶液和醇溶液中，得到Pt前驱盐溶液和Sn前驱盐溶液浸渍溶液；b) 将所述Sn前驱盐溶液浸渍到预水解后的氮化铝载体上，室温搅拌0.05 ~ 2 h，经干燥、焙烧得到SnO/AlN，将Pt前驱盐溶液浸渍到SnO/AlN上，室温静置、干燥，得到催化剂前驱体；

所述浸泡法制备催化剂前驱体包括如下步骤：a) 将Pt盐与金属助剂盐溶于水溶液中，得到金属前驱盐溶液；b) 将预水解后的氮化铝载体浸泡在金属前驱盐溶液中，室温搅拌0.05 ~ 2 h，干燥得到催化剂前驱体；所述金属助 剂盐为Ga盐或In盐。

6.如权利要求5所述的负载型轻质烷烃脱氢制烯烃催化剂的制备方法，其特征在于：共浸渍法或浸泡法所述的金属前驱盐溶液中Pt盐浓度为0.025 ~ 0.25 g/mL，金属助剂盐的浓度为0.01 ~ 0.4 g/mL；分步浸渍法所述的Pt前驱盐溶液中Pt盐浓度为0.025 ~ 0.25 g/mL，Sn前驱盐溶液中Sn盐0.01 ~ 0.4 g/mL。

7.一种权利要求1所述的催化剂在轻质烷烃脱氢制烯烃中的应用，其特征在于：将轻质烷烃经混气室温混合后通入装有所述催化剂的反应器中，轻质烷烃浓度为1 ~ 30 vol%，气体总流速在10 ~ 300 mL/min，应温度为450~650℃ ，反应压力为0 ~ 0.2 MPa。

8.如权利要求7所述的催化剂在轻质烷烃脱氢制烯烃中的应用，其特征在于：所述轻质烷烃为丙烷或异丁烷；反应气为丙烷时，反应温度为550 ~ 650℃ ；反应气为异丁烷时，反应温度为450~550℃ 。