本文關(guān)鍵詞：Pt系催化劑催化丙烷脫氫反應(yīng)機理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：由于丙烯下游產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，市場對丙烯的需求量不斷增長。丙烷脫氫工藝作為生產(chǎn)丙烯的主要替代工藝之一，受到了越來越多的關(guān)注。Pt基催化劑是丙烷脫氫工藝工業(yè)化的主要催化劑之一，而積碳和催化性能不穩(wěn)定是其亟需解決的主要問題。因此，對Pt基催化劑催化性能和反應(yīng)機理進行研究具有重大的意義和價值。本論文著重對Pt基催化劑催化丙烷脫氫制丙烯的反應(yīng)機理進行了研究。 首先，通過控制載體的酸位以研究載體酸位對催化劑積碳過程的影響。通過對比普通焙燒和高溫水蒸氣處理的催化劑，揭示高溫水蒸氣處理對Al2O3載體酸位的影響。高溫水蒸氣的處理并未過多引起活性位的性質(zhì)的變化，從而使兩種催化劑具有相似的活性、選擇性和金屬分散度。NH3-TPD表征證明高溫水蒸氣處理減弱了載體上酸位的量，TPO表征則證明了高溫水蒸氣的處理影響積碳在活性組分表面和載體表面的分配。從而證明積碳前驅(qū)體最初形成于活性組分的表面，而后遷移或溢出到載體的表面，進行進一步的脫氫縮合反應(yīng)，最終形成C/H比更高、更難氧化的積碳類型。 其次，研究了銅助劑對Pt/Al2O3催化劑對于丙烷脫氫反應(yīng)的催化性能的優(yōu)化作用，并作出了機理解釋。銅助劑的引入，提高了丙烯的選擇性、收率及反應(yīng)的穩(wěn)定性。其中最優(yōu)的銅負載量為0.5wt%，反應(yīng)260min時，Pt-Cu/Al2O3催化劑丙烯選擇性為90.8%，丙烯收率為36.5%。Pt-Cu/Al2O3催化劑的抗積碳性能有所提升，這主要是由于Pt-Cu金屬間的相互作用抑制了丙烯的吸附，減少了積碳的生成。此外，銅助劑的加入提高了C-C斷鍵過程的能壘值，抑制了反應(yīng)過程中副產(chǎn)物的生成，提高了丙烯的選擇性及收率。 此外，通過利用原位表征進一步證明和闡述銅助劑提升催化性能的機理。通過TPSR表征說明銅助劑能夠降低丙烷生成副產(chǎn)物的反應(yīng)活化能，進而抑制了副產(chǎn)物生成。通過in-situ FTIR表征及C3H6-TPD測試結(jié)果則可進一步證明，銅助劑的加入，降低了丙烯在表面活性金屬的脫附熱，，減少了丙烯的吸附并抑制了積碳前驅(qū)體的形成，這對催化劑的穩(wěn)定性及丙烯的收率的提升有重要的作用，從而使得Pt-Cu/Al2O3催化劑具有優(yōu)異的催化性能。
【關(guān)鍵詞】：丙烷脫氫 載體酸位 Pt-Cu/Al2O3雙金屬催化劑 原位表征
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：O623.121
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 文獻綜述9-19
• 1.1 丙烯的性質(zhì)、用途及主要來源9-10
• 1.2 丙烯生產(chǎn)的主要新工藝10-14
• 1.3 丙烷脫氫的工藝研究現(xiàn)狀14-19
• 1.3.1 熱力學研究14-15
• 1.3.2 催化劑研究15-17
• 1.3.3 動力學研究17-19
• 第二章 實驗方法19-26
• 2.1 實驗原料19-20
• 2.2 催化劑制備20-21
• 2.3 催化劑表征21-23
• 2.3.1 N_2物理吸附21
• 2.3.2 程序升溫氧化（TPO）21
• 2.3.3 H_2化學吸附21
• 2.3.4 NH_3程序升溫脫附（NH3-TPD）21-22
• 2.3.5 透射電鏡（TEM）22
• 2.3.6 熱重分析（TG）22
• 2.3.7 X 射線光電子能譜（XPS）22
• 2.3.8 拉曼光譜（Raman）22
• 2.3.9 傅里葉紅外吸收振動光譜（FTIR）22
• 2.3.10 丙烯程序升溫脫附（C_3H_6-TPD）22-23
• 2.3.11 程序升溫表面反應(yīng)（TPSR）23
• 2.3.12 原位紅外反應(yīng)（in-situ FTIR）23
• 2.4 催化反應(yīng)性能評價23-26
• 2.4.1 實驗裝置及流程23-24
• 2.4.2 產(chǎn)物分析方法24
• 2.4.3 催化劑活性評價指標24-26
• 第三章 載體酸位對 Pt/Al_2O_3催化劑積碳形成過程的影響26-33
• 3.1 引言26
• 3.2 催化劑表征26-32
• 3.2.1 催化劑的織構(gòu)表征26-27
• 3.2.2 催化劑的活性測試27-29
• 3.2.3 催化劑的 NH_3-TPD 表征結(jié)果29-30
• 3.2.4 催化劑的 TPO 表征結(jié)果30-32
• 3.3 小結(jié)32-33
• 第四章 銅助劑對 Pt/Al_2O_3催化丙烷脫氫反應(yīng)性能影響研究33-49
• 4.1 引言33
• 4.2 催化劑活性測試33-37
• 4.2.1 不同銅負載量的 Pt-Cu/Al_2O_3催化劑的活性測試33-36
• 4.2.2 Pt/Al_2O_3和 Pt-Cu/Al_2O_3催化劑 16h 活性測試36-37
• 4.3 反應(yīng)前催化劑表征37-40
• 4.3.1 催化劑的物性表征37-38
• 4.3.2 TEM 表征38-39
• 4.3.3 CO 紅外吸附表征39-40
• 4.4 反應(yīng)后催化劑表征40-45
• 4.4.1 TEM 表征40-41
• 4.4.2 TG 表征41-42
• 4.4.3 TPO 表征42-43
• 4.4.4 Raman 表征43-45
• 4.5 討論45-47
• 4.6 本章小結(jié)47-49
• 第五章 原位表征及脫附動力學研究49-57
• 5.1 引言49
• 5.2 催化劑原位表征49-52
• 5.2.1 原位紅外表征49-51
• 5.2.2 TPRS 表征51-52
• 5.3 動力學脫附測脫附熱52-56
• 5.4 小結(jié)56-57
• 第六章 結(jié)論與展望57-59
• 6.1 結(jié)論57
• 6.2 展望57-59
• 參考文獻59-67
• 發(fā)表論文和科研情況說明67-68
• 致謝68-69

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