丙烷脱氢制丙烯催化剂的研究进展

丙烷脱氢产业的迅猛发展亟需研发新一代高性能催化剂。本综述阐述了近年来新型负载型Pt纳米簇、金属氧化物和碳材料在丙烷脱氢反应中的研究进展。文章指出：Pt纳米簇的分散性和稳定性是决定其脱氢性能的关键因素;通过发展新合成技术和调节载体性质能改进其催化活性。金属氧化物中不饱和金属阳离子是脱氢反应的活性位点;调节载体的性质、优化制备方法以及结构掺杂都可显著提高其催化活性。碳材料中的含氧官能团被认为是丙烷脱氢反应的活性中心;对碳材料的比表面积、孔道性质及含氧官能团的数量等参数进行合理调控,能改善其催化性能。最后,文章提出未来的研究将重点解决Pt纳米簇的抗烧结性能弱、氧化物的本征活性低、碳材料高温稳定性差的问题,实现该领域的重大突破。     

硼基催化剂丙烷氧化脱氢制丙烯

自2016年Hermans课题组发现六方氮化硼（h-BN）在丙烷氧化脱氢制丙烯（ODHP）反应中优异的烯烃选择性,各类硼基材料引起了研究者强烈的研究兴趣并广泛地用于ODHP反应。与传统金属与金属氧化物基催化剂不同,非金属硼基催化体系能够有效抑制CO _x 等过度氧化产物,提高烯烃产率,具有较广阔的工业应用前景。本综述对硼基丙烷氧化脱氢催化剂从催化剂的设计、合成策略和反应性能等方面进行了系统地讨论,阐明了催化剂的构效关系;总结了反应路线、关键中间体、决速步以及催化动力学行为,加深了硼基催化剂催化丙烷氧化脱氢活性位点和机理的理解。指出三配位B—O/B—OH活性位点的有效构建及实现表面与气相自由基反应的协同催化是提高硼基催化剂丙烷脱氢性能的关键。基于目前的研究现状和存在的问题,对硼基催化剂体系研发前景和未来工业化应用进行了展望。     

HMS介孔分子筛合成及其在丙烷脱氢制丙烯反应中的应用

分别以正硅酸乙酯和伯胺表面活性剂为原料和模板剂成功制备HMS介孔分子筛，经负载活性组分后得到Pt-Sn/HMS催化剂并将其应用于丙烷脱氢制丙烯反应。探究合成过程中伯胺表面活性剂碳链长度及水和乙醇的比例对HMS介孔分子筛孔结构的影响。XRD和N₂吸附-脱附等分析结果表明，模板剂链长增长时，介孔分子筛孔径、孔壁厚、比表面积及孔容均增大。适当的水/乙醇比例有利于获得更大比表面积和孔体积的介孔分子筛，并表现出更有序的介孔结构。丙烷脱氢制丙烯反应评价和热分析等表征结果表明，HMS介孔分子筛孔道特征直接影响Pt-Sn/HMS催化剂的催化性能。使用孔体积且比表面积较大的HMS样品作为载体制备的脱氢催化剂在丙烷脱氢反应中表现出优异的催化活性。性能最优的Pt-Sn/HMS-0.60-16催化剂上，平均丙烷转化率达到46.5%,平均丙烯选择性为94.1%,反应24 h后积炭量仅为质量分数3.4%。     

氮掺杂石墨烯整体式催化剂设计制备及其在丙烷氧化脱氢反应中的应用

以吡啶、吡咯和尿素为含氮元素前驱体,通过水热自组装结合热处理法制备了氮掺杂的石墨烯整体式催化剂,考察了其催化丙烷氧化脱氢反应的活性。催化剂结构表征和反应活性测试结果表明：以吡啶为前驱体很难有效地引入较高含量的氮原子;以吡咯为前驱体时能够一定程度地增加氮原子的掺杂量,但对石墨烯表面氧物种含量的调控并不明显,对石墨烯催化活性的改善比较有限;尿素分子具有一定的还原性,在水热过程中能与石墨烯表面的氧官能团发生化学反应。尿素前驱体不仅能作为氮源被引入到石墨烯的结构中,而且能有效提升石墨烯整体式催化剂中活性氧物种的数量,进而显著改善了石墨烯整体式催化剂的性能,使丙烷转化率和丙烯产率明显提高。这一优化策略对杂原子调控石墨烯整体式材料的催化性能和构效关系研究以及新型高效碳基整体式催化剂的设计制备具有指导意义。     

碳基硼基催化体系丙烷氧化脱氢催化剂的研究进展

以碳基硼基为代表的非金属催化剂氧化能力不如金属氧化物,这使得非金属催化体系如碳基和硼基催化剂对于丙烷氧化脱氢反应具有独特的优势。本文综述了应用廉价环保型改性碳基和硼基的非金属丙烷脱氢催化剂将丙烷转化为丙烯的技术前沿,阐述了有序介孔炭材料,纳米碳材料（纳米纤维、石墨烯、碳纳米金刚石等）和六方氮化硼材料各自的丙烷氧化脱氢机理以及通过杂原子改性后提高其催化活性的情况。并对其未来的发展方向以及丙烷氧化脱氢新材料领域的发展做了展望。     

丙烷脱氢制丙烯催化剂研究进展

丙烷作为天然气和页岩气等的重要成分,其高效催化转化不仅具有重要的理论研究意义,而且具有广阔的应用前景.丙烷直接脱氢制丙烯已成为增产丙烯的有效手段.对丙烷脱氢反应的铂基催化剂、铬基催化剂、碳基催化剂以及钒基催化剂进行综述,重点介绍载体及助剂对铂基及铬基催化剂活性和稳定性的影响,并提出目前丙烷脱氢反应催化剂研究的关键问题,...     

丙烷氧化脱氢制丙烯介孔催化材料

介绍了丙烷氧化脱氢制丙烯介孔催化材料的研究进展,包括介孔分子筛和介孔金属氧化物催化剂,综述载体、活性组分和制备方法等对丙烷氧化脱氢催化性能的影响,着重评述提高介孔分子筛催化剂催化活性的方法。     

氧化石墨烯/类水滑石基复合催化剂的可控制备及其催化性能

针对纳米催化剂在有机染料氧化降解反应中存在的问题,开发高效纳米Fe基催化剂成为当前研究的重点。基于"创新纳米结构调变催化功能"的新策略,利用类水滑石层板金属离子和层间阴离子与氧化石墨烯(GO)表面官能团之间的静电作用,采用水热法制备氧化石墨烯复合类水滑石Fe-LDH@GO纳米催化剂。利用XRD、N_2吸附-脱附和TEM对催化剂的形貌、尺寸、孔道及FeO_x粒子尺寸等物化性质进行表征,发现氧化石墨烯的引入不改变水滑石纳米片结构和形貌,但能够增加催化剂的比表面积,有效锚定FeO_x纳米粒子,使其粒径减小并均匀分散在载体表面,提供更多的有效活性位点。XPS结果表明,催化剂表面存在的Fe^(2+)是芬顿反应的活性中心,氧化石墨烯的引入提高含氧官能团数量,使其在RhB降解反应中表现出优异的催化活性,反应14 min时,RhB转化率100%。     

碳基纳米催化材料在催化脱氢反应中的研究进展

利用碳纳米催化材料替代贵重金属及过渡金属,建立新型的绿色催化过程是催化化学工业可持续发展的重要途径之一。本文概述了碳基纳米催化材料的特征及其在催化脱氢反应中的研究进展,指明了碳基纳米催化材料应用研究的路线,展望了碳基纳米材料在催化化学中的发展前景。     

丙烷氧化脱氢制丙烯的钒基介孔催化材料研究进展

介绍了近年来丙烷氧化脱氢催化技术的最新研究进展,针对其中应用最广泛的钒基介孔催化剂,对其反应机理、载体性能和制备方法进行了综述,并比较了不同催化体系的丙烷氧化脱氢性能,提出了改善钒基介孔催化剂催化活性与选择性的途径。通过比较已经报道的同类研究结果,着重阐述了载体的孔结构对于氧化脱氢过程的影响,比表面积和孔径的优化对于提高催化剂的活性组分分散度以及活性位的数量效果明显。今后研究应着重提高催化剂孔道结构在高温下的稳定性以及使用寿命。     

VO_x/焦磷酸镧催化剂的丙烷氧化脱氢制丙烯催化性能

以嵌段共聚物P188为模板剂制备VO_x/焦磷酸镧催化剂。采用比表面分析仪、透射电镜、X射线光电子能谱和H_2-TPR对催化剂结构进行表征,并评价其丙烷氧化脱氢制丙烯的催化性能。结果表明,焦磷酸镧有一定的催化活性,但催化性能不高。当负载钒氧物种后,VO_x/焦磷酸镧催化剂催化活性有所增加,反应温度600℃时,丙烯产率达16.6%。原因主要是钒氧物种和可移动氧在丙烷氧化脱氢过程中起到重要作用。     

负载型MoO3/β分子筛催化剂的丙烷氧化脱氢性能

以β分子筛为载体,通过浸渍法负载钼制备MoO₃/β分子筛催化剂,对其进行XRD、FT-IR、BET和NH₃-TPD物化性能表征,考察其对丙烷氧化脱氢制丙烯的催化性能。结果表明,样品具有活性组分MoO₃存在,也有不同酸性能的活性位存在。负载量对催化剂的表面积和孔径有影响。单纯β分子筛载体有催化活性,不同钼负载量对催化性能有影响,负载钼质量分数为20%时,转化率达到极大值。     

Propane dehydrogenation to propylene over Pt-based catalysts

Propane catalytic dehydrogenation to propylene was investigated over novel platinum-based catalysts, and the BET, H₂-chemisorption, H₂-TPR, H₂-TPD, C₃H₆-TPD and O₂-pulse techniques were used for catalyst characterization in this paper. The results showed that the addition of Zn and Ce promoters into Pt-based catalyst could remarkably improve the performances of dehydrogenation. Highly propylene selectivity, about 99%, was obtained in the dehydrogenation reaction. This improvement in catalytic performances could be attributed to the strong surface interactions, which modified the surface properties of the active platinum metal and the support, and further improved the catalytic performance of Pt-based catalyst.     

氧化铝煅烧温度对丙烷脱氢催化剂性能的影响

针对丙烷脱氢催化剂用氧化铝作为载体时存在的孔结构与表面酸性调节的问题,开发了以海藻酸盐为黏合剂,采用挤出滚圆方法,制备了大孔球形氧化铝颗粒,并以此作为载体负载Pt、Sn活性组分制备了丙烷脱氢催化剂,研究了氧化铝载体煅烧温度对催化剂晶型、孔道结构、表面酸性、H2还原性能与丙烷脱氢性能的影响.实验结果表明:随氧化铝载体煅烧...     

Selective conversion of propane to propene by the catalytic oxidative dehydrogenation over cobalt and magnesium molybdates

Catalytic performances of various metal molybdates were tested in the oxidative dehydrogenation of propane to propene with molecular oxygen under an atmospheric pressure. Most of the molybdates tested promoted the selective oxidative conversion of propane to propene and among them cobalt and magnesium molybdates were found highest in the activity and selectivity. It was also found that their catalytic activities were highly sensitive to the catalyst composition, and it turned out that Co_0.95MoO _x and Mg_0.95MoO _x catalysts which have slightly excess molybdenum showed the highest activity in the oxidative dehydrogenation of propane. Under the optimized reaction conditions, higher reaction temperatures and lower partial pressures of oxygen, these catalysts gave 60% selectivity to propene at 20% conversion of propane. Since the molybdates having the surface enriched with molybdenum oxide tended to show high activity for the propane oxidation, surface molybdenum oxide clusters supported on metal molybdate matrix seem to be the active sites for the selective oxidative dehydrogenation of propane.     

Sn掺杂量对Pt/Sn-MFI催化剂的丙烷脱氢性能影响

随着对丙烯需求的日渐增加,由丙烷催化脱氢制丙烯来实现对丙烯的增产,已成为增产丙烯的重要手段之一。利用水热法制备一系列不同Sn掺杂量的Sn-MFI载体,采用等体积浸渍法制备相同Pt负载量的Pt/Sn-MFI催化剂,通过XRD、N2吸附-脱附、FT-IR和H2-TPR等表征考察不同Sn掺杂量的催化剂对丙烷催化脱氢性能的影响。结果表明,Pt/Sn1. 3%-MFI催化剂具有最高的催化丙烷脱氢活性和稳定性,丙烷初始转化率为43. 3%,丙烯选择性为98. 9%。反应360 min后,丙烷转化率为25. 1%,选择性保持不变。     

Advanced Catalytic Dehydrogenation Technologies for Production of Olefins

Catalytic dehydrogenation is a critical and growing technology for the production of olefins, especially for propylene production. This paper will give an overview of advances in the catalysis science and technology for production of olefins by catalytic dehydrogenation, including the concomitant removal of H₂ by selective oxidation. For light paraffin dehydrogenation, UOP has licensed the Oleflex? process widely for production of polymer-grade propylene as well as isobutylene with over 12 million metric tons of capacity announced. Today there are nine UOP C₃ Oleflex? units in operation accounting for 55?% of the installed world-wide propylene production capacity from propane dehydrogenation technology. The heart of the process is a noble metal multi-metallic catalyst and the continuous catalyst regeneration (CCR) process. The coupling of catalytic dehydrogenation with selective oxidation of hydrogen allows one to design a process, which greatly improves equilibrium conversions while maintaining very high selectivity to olefin. The Lummus/UOP SMART? SM process (Styrene Monomer Advanced Reheat Technology) allows 30?C70?% capacity expansion, achieves a higher per-pass ethylbenzene conversion, and provides the most cost-effective revamp for higher capacity. Styrene Monomer Advanced Reheat Technology (SMART?) uses an oxidation catalyst and novel reactor internals to allow oxidative reheating between dehydrogenation stages. In the case of selective oxidation catalysts containing dispersed metal active sites, the role of diffusion and pore architecture is as important as the active metal sites.