基于pt纳米簇催化剂上丙烷脱氢反应研究

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1、河北工业大学硕士学位论文Pt纳米簇催化剂上丙烷脱氢反应研究姓名：刘博贤申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：侯凯湖20090301河北工业大学硕士学位论文Pt纳米簇催化剂上丙烷脱氢反应研究摘要丙烯是重要的石油化工中间体，其需求量日益增长。目前丙烯主要来自以石脑油、轻柴油和轻烃为原料的蒸汽裂解过程，由于车用燃料需求的限制，其产量难以得到大幅度提高。因此开展将资源丰富的丙烷转化为丙烯的研究一直是石油化工领域的重要课题。结合溶胶凝胶法和化学还原法制备了负载型Pt纳米簇丙烷脱氢催化剂。基于催化剂的活性评价和BET、XRD、吡啶吸附红外光谱、TG等表征结果考察了载体干燥时间、制备方法、助剂

2、Sn，K等对Pt纳米簇催化剂催化性能的影响。结果表明，采用SiO2湿凝胶为载体，当PVP与Pt质量比30，浸渍时间8h，负载型Pt/SiO2催化剂表现出较好的催化性能；K助剂的添加以及Sn，K混合助剂的添加能增加Pt纳米簇粒子的分散度，对催化剂活性提高具有一定的作用。Sn助剂的添加对Pt/SiO2催化剂的反应性能影响显著，适量Sn的添加不仅增加了催化剂中的Brönsted酸中心和Lewis酸中心，而且抑制了催化剂的积炭，明显改善了催化剂的稳定性和催化活性。反应30h后Sn/Pt25催化剂的丙烷脱氢丙烯转化率和选择性和收率仍分别达到18.8%和93%。采用管式连续固定床积分反应器，在消

3、除内外扩散阻力的基础上，在反应温度-1590~630℃、空速300~1000h、压力0.1MPa、原料气组成C3H8/H2=1(mol)条件下，研究了丙烷在Pt纳米簇-Sn催化剂上脱氢反应的本征动力学。基于Langmuir-Hinshelwood机理，建立了反应的本征动力学模型，采用单纯形法估算了模型中的动力学参数，并对模型的显著性进行了检验。结果表明，以丙烷氢键断裂为速率控制步骤的模型可以较好地描述实验数据，模型可为工业反应器的设计提供重要依据。关键词：溶胶凝胶，Pt纳米簇，Sn、K助剂，稳定性，本征动力学iPt纳米簇催化剂上丙烷脱氢反应研究PROPANEDEHYDROGENATI

4、ONOVERPtNANOCLUSTERCATALYSTSABSTRACTPropyleneisanimportantintermediatematerialinpetrochemicalindustry.Nowadays,mostofthepropyleneisobtainedfromsteampyrolysisprocesseswithgasoline、lightdieselandlighthydrocarbonsusedasfeed,thus,theincreasingvehiclefueldemandslimitstheproductionofpropylene.Duetoth

5、egrowingdemandforpropylene,theresearchonpropanedehydrogenationtopropylenehasbeenbecomingakeyissueinpetrochemicalindustry.SupportedPtnanoclustercatalystsforpropanedehydrogenationwerepreparedbycombiningsol-gelmethodandchemicalreductionmethod.BasedontheperformanceevaluationandBET,XRD,pyridineIRabs

6、orptionspectrum,thermogravimetrycharacterizationsofthecatalysts,effectsofthesupportdrytime,thepreparationmethod,thepromotersSn、Kaddedwereinvestigated.Theresultsindicatedthatthecatalystsexhibitedhighcatalyticactivity,usedsilicasol-gelassupportandundertheconditionsofPVP/Ptratio30(mass),impregnati

7、ontime8h.TheadditionofKpromoterandtheSn,KpromoterscangreatlyincreasethedispersionofPtnanoclusterparticles,itimprovesthecatalyticactivityinacertainextent.TheadditionofSnhadsignificantinfluenceoncatalyticactivityofthecatalysts.Asuit