PtxZn/MSN催化剂的合成及催化丙烷脱氢性能

王文欣, 单译欧, 宋佳欣, 范晓强, 于学华, 孔莲, 肖霞, 解则安, 赵震

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高等学校化学学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (07) : 130-138.

PtxZn/MSN催化剂的合成及催化丙烷脱氢性能

  • 王文欣, 单译欧, 宋佳欣, 范晓强, 于学华, 孔莲, 肖霞, 解则安, 赵震
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摘要

随着社会对丙烯需求的增长,发展高效丙烯生产技术无论对于科学研究和经济发展都至关重要.铂基催化剂由于具有较高的丙烷C—H键活化能力和丙烯选择性,在丙烷脱氢(PDH)反应中得到了广泛的研究.然而在丙烷脱氢反应过程中,由于Pt的烧结及积碳导致催化剂快速失活.高稳定性小尺寸Pt基催化剂的开发至关重要.本文以具有限域作用的介孔二氧化硅纳米粒子(MSN)为载体,利用过渡金属锌为助剂调控活性组分Pt的电子性质及几何结构,制备了一系列不同锌含量的Ptx Zn/MSN催化剂.通过X射线衍射(XRD)、 N2气吸附-脱附实验、拉曼光谱、 CO漫反射红外傅里叶变换光谱、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)对产物进行了表征,并测试了其PDH性能.结果表明,锌的加入使Pt颗粒分割为更小的Pt物种,提高了Pt的分散度,从而减少了副反应的发生,提高了催化剂的稳定性.当锌负载量为0.5%(质量分数)时,Pt0.5Zn/MSN催化剂展示了最高的PDH性能,其中,丙烷初始转化率为47.9%,丙烯选择性为97.0%,反应6 h后,丙烷转化率仍保持在45.8%,选择性在97.0%,丙烯生成速率为0.82 mmol/min·gcat.

关键词

铂基催化剂 / 过渡金属锌助剂 / 介孔二氧化硅纳米粒子 / 丙烷脱氢 / 丙烯

中图分类号

TQ221.212 / O643.36

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王文欣, 单译欧, 宋佳欣, 范晓强, 于学华, 孔莲, 肖霞, 解则安, 赵震. PtxZn/MSN催化剂的合成及催化丙烷脱氢性能. 高等学校化学学报. 2025, 46(07): 130-138

基金

国家自然科学基金(批准号:22172101); 辽宁省应用基础研究计划项目(批准号:2023JH2/101600059); 辽宁省“兴辽英才”青年拔尖人才计划项目(批准号:XLYC2203138); 辽宁省属本科高校基本科研业务费专项资金(批准号:LJ212410166046); 沈阳师范大学重大项目孵化工程项目资助

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