Синтез и свойства сероустойчивых Pt-содержащих катализаторов, модифицированных оксидами металлов

Платиносодержащие системы хорошо известны как катализаторы целого ряда процессов превращения углеводородов, таких как изомеризация, ароматизация, гидрирование, дегидрирование и др. Обладая высокой каталитической активностью, такие катализаторы, тем не менее, подвержены быстрому отравлению присутствующими в сырье каталитическими ядами, в первую очередь, соединениями серы. Широкое использование каталитических материалов на основе платины в целом ряде промышленных процессов стимулирует интенсивные поиски способов модифицирования таких катализаторов с целью повышения сероустойчивости платины.

Существует несколько способов повышения устойчивости платиносодержащих катализаторов к воздействию серы. Так, например, положительного эффекта добиваются введением в состав катализатора дополнительных компонентов, неактивных в основном процессе, но способных преимущественно образовывать с серой устойчивые соединения, либо взаимодействие которых с платиной приводит к изменению ее электронной конфигурации таким образом, что при этом снижается прочность связей Pt-S при адсорбции серосодержащих веществ. Несмотря на длительное изучение дезактивации платиновых катализаторов в присутствии соединений серы, влияние модификаторов на свойства Pt представляет собой совокупность многих эффектов, поэтому однозначного теоретического обоснования для выбора состава многокомпонентных систем с целью повышения их сероустойчивости пока нет. Продолжается разработка новых подходов, позволяющих установить влияние различных компонентов (металлов или их оксидов) на свойства платины и выявить те из них, которые оказывают промотирующий эффект на сероустойчивость платины.

В большинстве случаев многокомпонентные платиновые катализаторы представляют собой нанесенные системы, где в качестве носителей используют оксиды кремния или алюминия. Традиционные способы приготовления таких катализаторов не обеспечивают гомогенного распределения фаз по поверхности носителя и их непосредственный контакт. Кроме того, невозможно варьировать в широком диапазоне соотношение компонентов. Наконец, взаимодействие активных компонентов с носителем может существенным образом изменять каталитические свойства самих активных фаз, что не позволяет выявить взаимное влияние компонентов. Поэтому одной из актуальных задач при создании эффективных и стабильных катализаторов на основе платины является поиск новых методов и приемов, позволяющих получать модельные многокомпонентные платиновые катализаторы в широком интервале концентраций с гомогенным распределением компонентов.

Таким образом, цель настоящей диссертационной работы заключалась в разработке многокомпонентных Pt-содержащих катализаторов, имеющих повышенную устойчивость к отравлению соединениями серыразвитии новых подходов к синтезу таких систем и установлении взаимосвязи между их физико-химическими свойствами, каталитической активностью и стабильностью работы.

Обзор литературы.

Выводы.

1. Разработан новый метод получения катализаторов Pt-MeOx путем окислении сплавов платины с переходными и редкоземельными металлами Zr, Nb, Cr, W, Ti, Mn, Mo, La, Ce, Er, Gd и Prпоказано, что системы Pt-МоОз и Pt-СеОг являются перспективными катализаторами гидрирования толуола, устойчивыми к отравлению соединениями серы.

2. Методами СЭМ/ЭДА, ТЭМ, ТГА, РФА in situ, ТПР-Н2, РФЭС получены структурные и морфологические характеристики систем Pt-МоОз и Pt-Ce02- показано, что в системе Pt-МоОз частицы паноразмерной Pt распределены по поверхности оксида молибдена М0О3- системы Pt-СеОг содержат как индивидуальные Pt и Се02, так и частицы Pt, инкапсулированные в Се02.

3. Установлено, что каталитическая активность, нормированная к единице доступной поверхности металла, для систем Pt/MoOx значительно выше, чем для металлической Ptтакое различие связано с возможностью гидрирования толуола на носителе — оксиде молибдена, при активации водорода на платиненайденное оптимальное атомное соотношение Pt: Mo=3:7.

4. Предложен новый способ получения многокомпонентных платиносодержащих катализаторов гидрирования, состоящий во введении оксидного модификатора МеОх на стадии образования золя AI2O3 в ходе «золь-гель» синтезаустановлено, что приготовленный таким образом катализатор обладает большей активностью и стабильностью работы, чем образцы, синтезированными другими методами.

5. Обнаружено что устойчивость к дезактивации соединениями серы для катализаторов Pt/Mo03-Al203(s-g) и Pt/Ce02-Al203(s-g), полученных совместным «золь-гель» синтезом, существенно превышает сероустойчивость как однокомпонентных систем Pt/АЬОз, так и многокомпонентных образцов, приготовленных традиционными методами пропитки алюмооксидного носителя.