成果名称:  烷烃脱氢单原子催化剂的制备及其工程应用示范
 完成单位:  中山大学惠州研究院,清华大学,中山大学,华南理工大学,深圳大学,惠州宇新化工有限责任公司
 研究人员:  李亚栋,纪红兵,陈小明,王定胜,李理波,王进,何晓辉,陈晨,牛志强,段昊泓,王永庆,张杰鹏,周贤太,王结祥,陈家枢,何纯挺,丘勇才,陈光需,余振强,纪穆为,孟振功,湛明,王先锋,余良军
 介绍:  

 1. 通过调节氢气还原温度,可控合成了具有表面孤立Pd位点的单原子合金催化剂用于烷烃脱氢,该方法简易方便,可大规模合成催化材料,并且在固定床反应器中表现出优异的催化性能;结合理论计算和实验结果,揭示了助剂Sb对主活性金属Pd几何结构和电子结构的调控机理,为实验室高效合成单原子合金提供了理论指导。

2. 用DFT计算研究了烷烃脱氢反应在不同配位结构的活性位点Pt单原子催化剂上的活性指标(C-H键活化能、反应中间体能量等)和选择性指标(产物烯烃的脱附能力及深度脱氢能力等);建立了它们与配位数、配位结构之间的构-效关系;并指导实验合成了一系列副反应少,选择性高,单程稳定性好的丙烷脱氢Pt单原子催化剂。
3. 通过利用分子筛限域作用和助剂金属的修饰作用,构建了一个低载量的高度分散的铂基催化剂,还通过杂原子Fe修饰分子筛后的载体进行Pt的负载,获得骨架O来铆钉Pt的负载型催化剂,上述几类催化剂均具有超高分散性和稳定性以及较高的烷烃脱氢活性。
4. 完成了单原子新体系催化剂用于烷烃脱氢反应实验探索,实现了在实验室微反装置上烷烃5%浓度、500℃下对乙烷、丙烷和异丁烷脱氢的单程转化率分别达到14.35%、34.46%和73.35%,相应烯烃选择性都高达98%以上,在与工业催化剂同比条件下,实现了催化剂贵金属用量减少50%用量,反应温度降低约100℃。这一新催化体系具有广阔的工业应用前景,有望为石油化工生产节能减排早日实现“双碳”目标作出贡献。
5. 拓展了单原子位点催化剂的制备、表征方法,并高效催化烷烃脱氢反应,对丰富和发展单原子位点催化剂在重要石油化工领域的应用起到了领航效果,具有重要的学术意义和潜在的工业应用价值。
6,实现了每批次单原子催化剂生产大于 1kg,批次之间贵金属含量、分散度、催化性能波动≤3%。
7,催化剂用量至少一半,活性组分负载量<1%;降低催化剂成本,从而更利于工业生产。
8,在每年吨级规模的中试线或者工业线上实现连续化生产,化工产品合格率>99%,形成经济效益。
 登记号:  
 登记日期:  2024/11/21
 研究起止时间:  2020-01-01至2022-12-31
 成果应用行业:  科学研究、技术服务和地质勘查业
 高新科技领域:  新材料
 学科分类:  
 鉴定单位:  广东省科学技术厅
 评价日期:  2023/8/29
 登记办理状态:  公示中
版权所有:广东省科学学与科技管理研究会 广东省科技音像出版社 科技管理研究杂志社
联系地址:中国广州市连新路171号广东国际科技中心307室
邮编:510033