Pt基双金属催化剂的结构特点及催化应用进展
2021-07-05郑仁垟
石油化工 2021年6期
郑仁垟
(中国石油化工股份有限公司 科技部,北京 100728)
超过80%的化学工业过程会涉及催化,而催化的核心是开发高性能催化剂[1],其中,双金属催化剂在催化活性、选择性和寿命等性能方面具有很大的优势,是催化领域的研究热点之一[2]。自20世纪50年代 Pt重整催化剂开发以来,Pt基双金属催化剂因优异的催化性能被广泛应用于催化加氢、脱氢、重整、氧化等化工过程[3-5]。Pt基双金属催化剂一方面可以有更多参数来调控它的电子性质和化学性质,从而获得高活性、高选择性和高稳定性;另一方面还可以提高贵金属的利用率,通过减少贵金属负载量来降低催化剂成本。
本文介绍了负载型Pt基双金属催化剂的结构特点,综述了Pt基双金属催化剂在加氢、脱氢、重整等反应中的研究进展。
1 Pt基双金属催化剂的结构特点与设计策略
Pt基双金属催化剂具有相应单金属催化剂没有的新特性,理解并预测特定Pt基双金属催化剂的电子性质和化学性质对提升催化剂的性能愈发重要[6-8]。研究结果表明,Pt基双金属效应主要取决于两个关键因素[9]:1)第二金属原子改变了Pt周边的电子环境,通过“配位效应”使Pt的电子结构发生改变;2)因为两种金属原子的晶胞参数不同,金属-金属键的平均长度会被拉伸或压缩,这种晶格不匹配的“应变效应”改变了金属原子的轨道重叠,使催化剂的电子性质发生变化。
负载型Pt基双金属催化剂的结构呈现出两个特点:1)Pt在双金属组分中的位置,包括双金属颗粒的独立分相、有序或无序合金、Pt表层富集等结构[10-11];……
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