[发明专利]一种以氮化硼掺杂二氧化硅为载体的铂系催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种以氮化硼掺杂二氧化硅为载体的铂系催化剂的制备方法。其是通过将硼源、氮源、硅源按照一定摩尔比水解、纯化、干燥、高温焙烧制得氮化硼掺杂二氧化硅载体；再以含铂的前驱体溶液对其进行铂负载，最后进行还原，得到以氮化硼掺杂二氧化硅为载体的铂系催化剂。所得催化剂用于低碳烷烃脱氢反应，具有较高的活性和稳定性。且现有的文献与专利未发现类似的材料能用于丙烷直接脱氢反应中，因而具有非常新颖的研究意义。

技术领域

本发明属于铂系催化剂技术领域，具体涉及一种以氮化硼掺杂二氧化硅为载体的的铂系催化剂及其制备方法。

背景技术

丙烯是全球经济中生产各种化学品和燃料最重要的原料之一。全球对丙烯需求的增加，以及页岩气等清洁能源中丙烷的可用性的增加，激发了人们对通过直接脱氢法生产丙烯的兴趣。Pt基催化剂因其对烷烃C-H键的活化能力强而对C-C键裂解活性低而被广泛应用于工业丙烷直接脱氢（PDH）过程。需要较高的反应温度（500-700 ℃）才能达到一定的转化率。不可避免的是，烷烃脱氢过程中伴随着不良副反应的结焦和铂颗粒的生长导致的烧结，大大降低了催化剂的活性和稳定性。

发明内容

本发明的目的是提供一种以氮化硼掺杂二氧化硅为载体的铂系催化剂制备方法，所述的催化剂为采用硼源、氮源、硅源按照比例充分混合，经水解、纯化、干燥、焙烧得到氮化硼掺杂二氧化硅载体；再进行铂负载，将其应用在低碳烷烃脱氢反应中具有高催化活性、高选择性和高稳定性，相比常规的金属载体的铂系催化剂，本发明所制备的以氮化硼掺杂二氧化硅为载体的铂系催化剂具有价格低廉、操作简单易行，为今后铂系催化剂的性能提升提供了新的参考方案。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种以氮化硼掺杂二氧化硅为载体的铂系催化剂的制备方法，将硼源、氮源和硅源水解、纯化、干燥、高温焙烧制得氮化硼掺杂二氧化硅载体；再以含铂前驱体溶液对其进行铂负载，最后进行还原，得到以氮化硼掺杂二氧化硅为载体的铂系催化剂，所述铂的负载量占催化剂总重量的0~5%，且不为0。

优选地，所述硼源为单质硼、硼酸、三氧化二硼或四硼酸钠。

优选地，所述的氮源为碳酸氢铵、氯化铵、盐酸多巴胺或三聚氰胺。

优选地，加入的硼源、氮源和硅源中B：N：Si的摩尔比为1~2:1~6:1~4。

优选地，所述纯化过程为在85 ℃下搅拌5~15 h。

优选地，所述干燥过程为在惰性气体气氛中80 ℃干燥12~18 h；所述惰性气体为氩气、氮气或氦气。

优选地，所述煅烧过程为在惰性气体气氛中500~1100 ℃煅烧4~8 h。

优选地，所述含铂前驱体为硝酸铂、氯铂酸、氯铂酸钾、二氯四氨合铂或乙酰丙酮铂，所述含铂前驱体溶液是采用去离子水、乙醇、丙酮或异丙醇的一种或多种溶剂配制而成。

优选地，所述铂负载先采用超声波处理，再在搅拌下浸渍处理，所述超声波处理时间为0.5~5 h，搅拌浸渍时间为0~5 h。

优选地，所述还原采用还原剂或还原性气氛氢气进行处理，所用还原剂选择乙二醇、C1~C3的羧酸或C1~C3的羧酸钠中任意一种或几种。

本发明制备的以氮化硼掺杂二氧化硅为载体的铂系催化剂可用于低碳烷烃的脱氢反应中，所述脱氢反应的温度为500~650 ℃，压力为0.1~0.5 MPa，反应时间为0~20 h。

本发明提供的低碳烷烃脱氢方法，包括将低碳烷烃在脱氢反应条件下与本发明所述的催化剂接触反应。低碳烷烃为C3~C5的烷烃，如丙烷、丁烷或戊烷。

有益效果：