福州大学教授鲍晓军、朱海波团队与合作单位创制出一种高耐久性、自再生和自修正功能的丙烷脱氢制丙烯催化剂,完成了催化剂在无氯条件下彻底再生,为处理现有再生进程发生很多氯污染物和反响器腐蚀的问题供给了处理方案。4月10日,相关研讨效果在线发表于《科学》。
丙烯是制作塑料、组成橡胶和组成纤维“三大组成资料”的重要根底质料。铂基催化剂是丙烷脱氢技能的两大催化剂之一,但在600度的高温反响中极易发生积炭和烧结失活。工业上在氧化气氛中对催化剂进行烧炭再生时还需一起引进强腐蚀性、剧毒的氯气来从头涣散铂,以康复其催化活性,不只导致设备腐蚀,还发生含氯污染物排放。因而,开发一种在无氯条件下可再生的铂基催化剂,一直是丙烷脱氢技能领域面对的严重应战。
该研讨团队提出了一项立异想象—“无氯氧化再生”,即彻底用氧气焙烧代替传统的氧—氯气氛再生,从根本上防止氯腐蚀和环境污染的危险。为了让这一想象变成实际,该研讨团队规划组成了一种含锗分子筛Ge-MFI,该分子筛中的锗就像为催化剂中的贵金属铂安装了一个“锚”,使其在严苛反响—再生这种“大风大浪”中不趁波逐浪,巍然屹立。
研讨团队在曩昔六年里进行了很多试验,制备了上千种催化剂做验证,终究发现分子筛中的锗是“锚定”铂的最佳挑选。在高温反响条件下和氧气烧碳再生进程中,锗可以牢牢锚定铂,让其保持安稳,彻底按捺了铂的烧结。
更奇特的是,锗还具“吸星”:一旦和铂相遇就会像磁铁相同牢牢地吸住铂。根据这一发现,研讨团队提出了一种简略、高效的催化剂制备办法:将锗分子筛与铂的恣意前驱体(包含金属Pt粉、H?PtCl?盐)混合物进行高温处理,铂就会自发在分子筛中分散并终究被“锚定”到锗位点,终究制备出高安稳性的丙烷脱氢催化剂。
该催化剂表现出优异的脱氢活性,抗烧结性和循环可再生性,初次完成了在无氯-氧化气氛下的110次彻底再生,再生功能明显优于现在已报导的铂基催化剂。深化的机理研讨发现:在“脱氢反响-烧炭再生”循环中表现出“Pt8团簇?Pt1单原子”动态可逆转化。
据悉,这一突破性效果不只为处理工业金属催化剂在严苛条件下失活的难题供给了一种全新的、有用的“自修正”战略,特别是为开发新一代超安稳丙烷脱氢催化剂带来了新的思路和技能途径。
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