化学学报 ›› 2025, Vol. 83 ›› Issue (12): 1498-1506.DOI: 10.6023/A25070260 上一篇 下一篇
研究论文
王嘉玮a, 张宁a, 范晓强a,*(
), 孔莲a,*(
), 赵震a,b,*(
)
投稿日期:2025-07-18
发布日期:2025-10-14
基金资助:
Jiawei Wanga, Ning Zhanga, Xiaoqiang Fana,*(
), Lian Konga,*(
), Zhen Zhaoa,b,*(
)
Received:2025-07-18
Published:2025-10-14
Contact:
* E-mail: fanxiaoqiang1986@126.com;konglian0907@163.com;zhenzhao@cup.edu.cn
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贵金属Pt凭借其卓越的C—H键活化能力及较低的C—C键断裂倾向被广泛用于丙烷脱氢反应. 但传统Pt基催化剂在丙烷脱氢反应过程中积碳快速沉积会覆盖活性位点导致催化剂失活, 且频繁再生会引发活性位结构不可逆改变, 造成永久性失活. 因此高活性、高稳定性Pt基催化剂的开发是关键. 本研究采用共浸渍法, 以三氯化铁为Fe前驱体, 将Pt与不同负载量(质量分数0.1%~2.0%)的Fe共同负载于Silicalite-1分子筛, 制备了PtFe/Silicalite-1 (PtFe/S-1)系列催化剂, 并对其丙烷脱氢性能展开研究. 结果显示, Fe的引入能有效增强Pt与载体相互作用, 使Pt物种分散度提高, 从而形成具有高稳定性的小尺寸Pt物种. 同时Fe通过电子转移调控Pt的电子结构, 从而提高丙烯选择性. Fe负载量对催化性能影响显著, 低负载时催化剂活性低、稳定性差, 高负载则因副反应导致初始丙烯选择性下降, 而Pt1.0Fe/S-1催化剂综合性能最优, 初始丙烷转化率为59.8%, 6 h后仍保持52.9%, 丙烯选择性从89.1%提升至96.4%, 表明适量Fe(质量分数1.0%)可通过提高Pt分散度、调控Pt电子性质, 实现催化活性与稳定性的平衡, 为高效丙烷脱氢催化剂的设计提供了重要参考.
王嘉玮, 张宁, 范晓强, 孔莲, 赵震. Fe助剂对PtFe/Silicalite-1催化剂丙烷脱氢性能影响研究[J]. 化学学报, 2025, 83(12): 1498-1506.
Jiawei Wang, Ning Zhang, Xiaoqiang Fan, Lian Kong, Zhen Zhao. Study on the Influence of Fe Promoter on Propane Dehydrogenation Performance of PtFe/Silicalite-1 Catalyst[J]. Acta Chimica Sinica, 2025, 83(12): 1498-1506.
| Sample | Smica/(m2•g⁻1) | SBETb/(m2•g⁻1) | davec/nm | dBJHd/nm | Vmice/(cm3•g⁻1) | Vt f/(cm3•g⁻1) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Pt0.1Fe/S-1 | 221.5 | 434.5 | 2.4 | 4.4 | 0.11 | 0.26 |
| Pt0.5Fe/S-1 | 208.4 | 423.5 | 2.4 | 4.5 | 0.11 | 0.25 |
| Pt0.7Fe/S-1 | 206.0 | 407.3 | 2.4 | 4.5 | 0.11 | 0.24 |
| Pt1.0Fe/S-1 | 251.5 | 376.3 | 2.3 | 4.4 | 0.13 | 0.22 |
| Pt1.5Fe/S-1 | 260.3 | 392.5 | 2.3 | 4.5 | 0.13 | 0.23 |
| Pt2.0Fe/S-1 | 248.4 | 366.9 | 2.3 | 4.6 | 0.13 | 0.21 |
| Sample | Smica/(m2•g⁻1) | SBETb/(m2•g⁻1) | davec/nm | dBJHd/nm | Vmice/(cm3•g⁻1) | Vt f/(cm3•g⁻1) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Pt0.1Fe/S-1 | 221.5 | 434.5 | 2.4 | 4.4 | 0.11 | 0.26 |
| Pt0.5Fe/S-1 | 208.4 | 423.5 | 2.4 | 4.5 | 0.11 | 0.25 |
| Pt0.7Fe/S-1 | 206.0 | 407.3 | 2.4 | 4.5 | 0.11 | 0.24 |
| Pt1.0Fe/S-1 | 251.5 | 376.3 | 2.3 | 4.4 | 0.13 | 0.22 |
| Pt1.5Fe/S-1 | 260.3 | 392.5 | 2.3 | 4.5 | 0.13 | 0.23 |
| Pt2.0Fe/S-1 | 248.4 | 366.9 | 2.3 | 4.6 | 0.13 | 0.21 |
| Sample | Propane conversion/% | Propylene selectivity/% | kd/h⁻1 | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Initial | Final | Initial | Final | |||
| Pt0.1Fe/S-1 Pt0.5Fe/S-1 Pt0.7Fe/S-1 Pt1.0Fe/S-1 Pt1.5Fe/S-1 Pt2.0Fe/S-1 1.0Fe/S-1 | 20.9 48.5 55.7 59.8 59.0 59.9 3.5 | 2.9 12.6 35.1 52.9 55.3 56.2 3.0 | 92.6 93.6 93.7 89.1 89.4 85.6 73.2 | 59.2 94.3 96.9 96.4 95.1 94.7 73.0 | 0.363 0.313 0.141 0.046 0.025 0.025 0.027 | |
| Sample | Propane conversion/% | Propylene selectivity/% | kd/h⁻1 | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Initial | Final | Initial | Final | |||
| Pt0.1Fe/S-1 Pt0.5Fe/S-1 Pt0.7Fe/S-1 Pt1.0Fe/S-1 Pt1.5Fe/S-1 Pt2.0Fe/S-1 1.0Fe/S-1 | 20.9 48.5 55.7 59.8 59.0 59.9 3.5 | 2.9 12.6 35.1 52.9 55.3 56.2 3.0 | 92.6 93.6 93.7 89.1 89.4 85.6 73.2 | 59.2 94.3 96.9 96.4 95.1 94.7 73.0 | 0.363 0.313 0.141 0.046 0.025 0.025 0.027 | |
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