[发明专利]一种PtCu3

说明书

本发明提供了PtCu₃金属间化合物及其制备方法和作为脱氢催化剂的应用。具体的，本发明提供了一种PtCu₃金属间化合物，包括SiO₂载体，和负载于SiO₂表面的PtCu₃。本发明提供的PtCu₃/SiO₂催化剂具有明确化学计量比的PtCu₃，能够在丙烷直接脱氢制丙烯的苛刻反应中维持固定的化学组成和特征结构，提高了丙烷脱氢的过程中的选择性，降低了Pt基催化剂的失活速率，延长了催化剂的寿命，并使用较为便宜的Cu作金属助剂降低催化剂合成的成本。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术和化石资源转化的催化科学技术领域，尤其涉及一种PtCu₃金属间化合物及其制备方法和作为脱氢催化剂的应用。

背景技术

轻质烯烃在现代化工生产中是一种不可或缺的工业原料，除广泛用于聚乙烯合成的乙烯，丙烯作为又一低碳数烯烃，被大量用于聚丙烯、丙烯腈、丙烯酯及环氧丙烷等产品的生产中，随着经济的增长，世界各国对于丙烯的需求量逐年上涨。

目前丙烯的主要生产方式为石油的催化裂解和蒸汽重整，但随着页岩气开发技术的进步和能源结构的调整，传统方法制取的丙烯产量逐年降低，越来越多的新技术得到发展，例如合成气直接制取烯烃、天然气催化重整制取烯烃等；此外页岩气中除甲烷外还含有少量的乙烷、丙烷，因此丙烷直接脱氢制取丙烯也成为其中的一种重要的合成方法。

目前国内使用的丙烷脱氢工艺主要来源于美国鲁玛斯公司的Catofin工艺和霍尼韦尔公司的Oleflex工艺，现行催化剂主要是贵金属Pt基催化剂与含Cr的氧化物催化剂，严重依赖于进口。考虑到对环境的影响，目前负载型铂基催化剂依然是主流的丙烷脱氢催化剂之一。过渡金属作为一种常见的金属助剂被用于改造催化剂的电子结构和几何结构，用来提高催化剂的稳定性，但在实际应用中常会发生催化剂过渡金属表面偏析和丙烷过度脱氢使催化剂表面积碳，造成贵金属催化位点形成严重包袱，迅速失活等现象。因此，自主开发高活性、高稳定性、长寿命的丙烷脱氢催化剂是突破外国技术垄断，实现工业自主化的核心内容。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种PtCu₃金属间化合物及其制备方法和作为脱氢催化剂的应用，制备的PtCu₃金属间化合物作为脱氢催化剂，具有较高的转化率、选择性和稳定性。

为达到上述目的，本发明提供了一种PtCu₃金属间化合物，包括SiO₂载体，和负载于SiO₂表面的PtCu₃。

所述PtCu₃金属相为长程有序的Pt基金属间化合物。二氧化硅载体的弱酸性能够有效负载PtCu₃金属间化合物颗粒，减少贵金属催化剂的迁移烧结，相比于三氧化二铝酸性较强的载体，能够有效提高催化剂的寿命；Cu的加入不仅能够减少贵金属的用量，还能够与Pt形成稳定的PtCu₃的孤立位点结构，优化反应中间体和产物丙烯的吸附过程，提高催化剂的选择性，降低催化剂的失活速率。

基于此，本发明提供的催化剂中PtCu₃以金属间化合物的形式存在，具有长程有序的晶体结构，具备特定的电子结构和几何结构，Cu的引入，极大地节省了Pt的消耗，优化了反应物在Pt表面的吸附行为，为丙烷脱氢等特定的选择性脱氢反应提供了潜在应用。

本发明提供的PtCu₃金属间化合物的平均粒径小于10nm。

本发明中，所述SiO₂优选为商业气相二氧化硅载体。

本发明对所述商业气相二氧化硅的来源并无特殊限定，可以为一般市售。所述商业气相二氧化硅的比表面积优选为100～400m²/g。