γ⁃Al2O3载体的形貌调控及其对丙烷脱氢催化剂的影响综述

doi:10.12422/j.issn.1006-396X.2024.02.005

摘要/Abstract

摘要：

γ-Al₂O₃为催化剂常用的载体，其表面物化性质对催化反应影响较大。通过改变合成方法和条件，可调控γ-Al₂O₃的载体形貌及载体表面Al的配位环境。不同形貌的载体暴露晶面所需能量不同，其直接影响载体的表面酸性，并影响活性金属之间以及活性金属与载体之间的相互作用，从而创造活性金属不同的锚位点，因此控制载体形貌是调控活性组分结构的有效方式。丙烷脱氢催化剂的载体形貌影响催化剂的催化性能。从γ-Al₂O₃载体的制备方法、形貌控制及其对丙烷脱氢催化剂的影响等几个方面，综述了相关领域的研究进展。

关键词: 氧化铝, 载体形貌, 活性位构筑, 丙烷脱氢, 催化剂

Abstract:

γ-Al₂O₃ is commonly used as a carrier for catalysts, and the physicochemical properties of its surface greatly influence the catalytic reaction. The exposed Al coordination environment can be regulated by adjusting the morphology of γ-Al₂O₃ carriers by changing the synthesis method and synthesis conditions. The energy of the exposed crystal lattice of carriers with different morphologies is different, which will directly affect the acidity of the carrier and the interaction between active metals, and active metals and carriers, thus creating different loading sites of active metals. Carrier morphology control is an effective way to regulate the structure of the active components. The regulation of the support morphology of the propane dehydrogenation catalyst will affect the catalytic performance. The research progress of γ-Al₂O₃ support was reviewed from the aspects of preparation method, morphology control, and its influence on propane dehydrogenation catalyst.

Key words: Aluminum oxide, Carrier morphology, Active site, Propane dehydrogenation, Catalyst

中图分类号:

TQ221.212

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图/表 6

图1 γ?Al2O3形貌对表面酸性、Al配位数以及催化性能的影响[41?42,45]（a）吡啶红外测定的表面酸性（b）核磁共振测定的Al配位（c） Al配位对催化反应的影响

Fig.1 Influence of γ?Al2O3 morphology on surface acidity, Al coordination number and catalytic performance[41?42,45]

图2 不同pH下合成的γ?Al2O3形貌[52]

Fig.2 Morphology of γ?Al2O3 synthesized under different pH[52]

图3 添加剂对γ?Al2O3形貌和尺寸的作用[33]

Fig.3 Effect of additives on morphology and size of γ?Al2O3[33]

图4 改变原料的物质的量比制备的PtSn/Al2O3催化剂的SEM图像[40]

Fig.4 SEM image of PtSn/Al2O3 catalyst prepared by changing the amount ratio of the raw material[40]

图5 以不同形貌γ?Al2O3为载体的催化剂参与的催化脱氢反应[41]

Fig.5 Catalytic dehydrogenation with γ?Al2O3 catalysts with different morphologies[41]

表1 以不同形貌γ?Al2O3为载体的丙烷脱氢催化剂的性能

Table 1 Properties of propane dehydrogenation catalysts with different morphologies γ?Al2O3 as the support

载体形貌	催化剂	反应条件			反应效果		文献
载体形貌	催化剂	温度/℃	质量空速/h^-1	进料	C₃H₈ 转化率/%	C₃H₆ 选择性/%	文献
纳米片	Co/γ⁃Al₂O₃	600	3.30	n(C₃H₈)/n(H₂)=4∶1	31.0	81.0	[41]
纳米纤维	Co/γ⁃Al₂O₃	600	3.30	n(C₃H₈)/n(H₂)=4∶1	37.0	80.0	[41]
纳米板	Co/γ⁃Al₂O₃	600	3.30	n(C₃H₈)/n(H₂)=4∶1	41.0	70.0	[41]
片状	PtSn/γ⁃Al₂O₃	590	9.40	C₃H₈(16.2 kPa)+H₂(20.3 kPa)+N₂	48.7	99.1	[42]
块状	Pt⁃Sn₂/γ⁃Al₂O₃	570	2.90	n(C₃H₈)∶n(H₂)=1∶1，N₂流量为50 mL/min	47.0	-	[45]
片状	PtSn/γ⁃Al₂O₃	590	2.35	n(C₃H₈)/n(N₂)=1∶2	52.9	98.0	[40]
棒状	PtSn/γ⁃Al₂O₃	590	2.35	n(C₃H₈)/n(N₂)=1∶2	56.6	96.2	[40]
长棒	PtSn/γ⁃Al₂O₃	590	2.35	n(C₃H₈)/n(N₂)=1∶2	45.9	98.5	[40]
杨桃状	PtSn/γ⁃Al₂O₃	600	20 000 mL/（h·g）	n(C₃H₈)/n(H₂)=1∶3	22.0	80.0	[62]
块状	Pt⁃Sn/γ⁃Al₂O₃	600	3.20	C₃H₈	35.6	88.5	[72]
棒状	CrO _x ⁃K/γ⁃Al₂O₃	600	-	C₃H₈	33.2	90.4	[73]
球状	Pt/Sn₁₀⁃γ⁃Al₂O₃	610	-	n(C₃H₈)/n(H₂)=2∶1	35.0	93.5	[74]

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γ⁃Al₂O₃载体的形貌调控及其对丙烷脱氢催化剂的影响综述

A Review of the Morphological Regulation of γ⁃Al₂O₃ Spport and Its Effect on Propane Dehydrogenation Catalysts

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