1.一種用于丙烷直接脫氫制備丙烯的催化劑,包括載體、負載于所述載體上的活性組分以及助劑;其中,所述載體為納米薄片MFI結構分子篩,所述助劑包含第IIB族金屬元素中的至少一種和堿土金屬元素中的至少一種。
2.根據(jù)權利要求1所述的催化劑,其特征在于,所述活性組分包含鉑族金屬元素中的至少一種,優(yōu)選選自鉑、鈀、鋨、銥、釕和銠中的至少一種,優(yōu)選鉑和/或鈀;和/或
所述第IIB族金屬元素為鋅和/或鎘,優(yōu)選鋅,所述堿土金屬元素為鎂和/或鈣。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的催化劑,其特征在于,基于所述催化劑的重量計,
所述載體的含量為80-99wt%,優(yōu)選92-99.7wt%;所述活性組分的含量以金屬元素計為0.01-5.0wt%,優(yōu)選0.1-1.0wt%;所述助劑的含量以金屬元素計為0.02-15.0wt%,優(yōu)選0.2-10.0wt%;其中,優(yōu)選所述第IIB族金屬元素的含量為0.01-10.0wt%,優(yōu)選為0.1-5.0wt%,所述堿土金屬元素的含量為0.01-5.0wt%,優(yōu)選為0.1-2.0wt%。
4.根據(jù)權利要求1-3中任意一項所述的催化劑,其特征在于,在所述分子篩的XRD圖譜中,在2θ為7.8°、8.7°和22.5-25°出現(xiàn)衍射峰;所述分子篩的薄層厚度為5-50nm。
5.根據(jù)權利要求1-4中任意一項所述的催化劑,其特征在于,所述分子篩通過以下步驟制備:將模板劑、硅源、鋁源、堿金屬氫氧化物以及酸溶于水中混勻,得到凝膠;將凝膠在一定溫度下進行晶化反應,得到反應產物;再將反應產物干燥和焙燒,得到納米薄片MFI結構分子篩;其中,
所述模板劑為雙陽離子表面活性劑不對稱雙季銨鹽,其分子式如式(a):
在式(a)中,n取值為10、12、14、16、18、20或22,m取值為1、2、3、4、5、6、7或8,p取值為6或8,X為鹵素,優(yōu)選溴。
6.根據(jù)權利要求5所述的催化劑,其特征在于,以水為4000mol計,所述模板劑以鹵素計為5-20mol,所述硅源以硅元素計為50-600mol,所述鋁源以鋁元素計為1-3mol,所述酸為30-50mol,以及所述堿金屬氫氧化物以堿金屬元素計為20-80mol;
優(yōu)選地,所述硅源包含硅溶膠、白炭黑和水玻璃中的至少一種,所述鋁源包含硫酸鋁、硝酸鋁、擬薄水鋁石和異丙醇鋁中的至少一種,所述堿金屬氫氧化物為氫氧化鈉和/或氫氧化鉀。
7.根據(jù)權利要求5或6所述的催化劑,其特征在于,所述晶化反應的溫度為120-180℃,優(yōu)選140-160℃,所述晶化反應的時間為80-180h。
8.根據(jù)權利要求5-7中任意一項所述的催化劑,其特征在于,所述干燥的溫度為80-150℃;所述焙燒的溫度為400-700℃,優(yōu)選500-600℃;所述焙燒的時間為4-10h。
9.如權利要求1-8中任意一項所述催化劑的制備方法,包括以下步驟:將納米薄片MFI結構分子篩浸漬于鉑族金屬化合物、第IIB族金屬化合物和堿土金屬化合物的水溶液中,再經干燥和焙燒,得到分子篩組合物,得到催化劑產品。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法,其特征在于,基于分子篩重量計,所述第IIB族金屬化合物的用量以第IIB族金屬元素計為0.01-12.0wt%,優(yōu)選0.1-6.0wt%;所述鉑族金屬化合物的用量以鉑族金屬元素計為0.01-7wt%,優(yōu)選0.1-2wt%;所述堿土金屬化合物的用量以堿土金屬元素計為0.01-6wt%,優(yōu)選0.1-3wt%;
優(yōu)選地,所述第IIB族金屬化合物為氯化鋅、硝酸鋅和硫酸鋅中的至少一種;所述鉑族金屬化合物為氯鉑酸;所述堿土金屬元素的化合物為氯化鈣、硝酸鎂和硝酸鋇中的至少一種。
11.根據(jù)權利要求9或10所述的方法,其特征在于,所述干燥的溫度為80-150℃,所述焙燒的溫度為400-700,優(yōu)選450-600℃,所述焙燒的時間為2-14h。
12.如權利要求1-8中任意一項所述的催化劑或根據(jù)權利要求9-11中任意一項所述方法制備的催化劑在丙烷直接脫氫制備丙烯反應中的應用。
13.根據(jù)權利要求12所述的應用,其特征在于,所述應用包括將丙烷在所述催化劑存在下進行脫氫反應,其中所述脫氫反應的溫度為400-800℃,優(yōu)選所述丙烷進料質量空速為2.0-5.0h-1。