丙烷临氢脱氢制丙烯是一种有效地缓解丙烯需求的方法,以ZSM-5微孔分子筛为载体的催化剂被广泛的应用到丙烷脱氢反应过程中。但这种催化剂仍然具有活性不高、易发生积碳等缺陷。为了改善催化剂的反应性能,文中从四个角度出发,对微孔分子筛载体表面的金属性质、载体孔结构性质、载体晶形进行改性,同时考察了复合微孔分子筛的合成对催化剂性能的影响。除此之外,通过对比复合介孔分子筛与复合微孔分子筛来研究不同分子筛催化剂的丙烷脱氢反应性能。1、与PtSn/ZSM-5催化剂相比,PtSnSr/ZSM-5催化剂具有更高的丙烷脱氢催化反应性能。适量Sr2+的添加(1.wt%)不仅能够降低ZSM-5分子筛催化剂表面的酸性,还能进一步提高催化剂表面的Pt金属的分散度,使得PtSnSr/ZSM-5催化剂的酸功能和金属功得到更好地匹配。过量的Sr2+的添加会促进催化剂中Sn组分的还原,导致脱氢性能的降低。在此催化剂基础上,继续添加1.0 wt%含量的Na+,由于Na+和Sr2+的协同作用,催化剂的金属性质和酸性质得到进一步提高,PtSnNaSr/ZSM-5催化剂具有较高的催化反应活性、选择性和催化稳定性。2、通过溶胶凝胶法得到复合材料ZSM-5@MgAl2O4(Z@MA)。MgAl2O4材料的引入,使得部分Mg2+、A13+进入到ZSM-5分子筛骨架中,改变了复合载体的酸性质,并消除了强酸位。当MgAl2O4/ZSM-5的质量比为3时,复合载体具有最大的非微孔的比表面积,Pt金属颗粒在复合载体催化剂上的分散度达到最大,Sn组分与载体间的作用力最强,催化剂具有较高催化活性、选择性和稳定性。复合载体催化剂的积碳量大大减少,并且金属外表面的积碳向载体表面发生迁移。当引入的MgAl2O4材料含量过多时,Sn组分与载体之间的作用力被削弱,导致更多的Sn组分处于还原态,不利于Pt-Sn司的相互作用,导致反应性能的降低。3、通过水热合成在ZSM-5分子筛载体表面引入大的孔缺陷结构,孔缺陷的引入不仅增大了ZSM-5载体的比表面积,同时在结构中引入较大的孔结构,既有利于Pt金属颗粒在催化剂表面的分散,又增强了催化反应过程中的传质过程。骨架中Al物种的变化导致分子筛的酸性发生变化,较弱的酸性质和较多的氧化态Sn组分的存在,导致催化剂活性金属表面形成的积碳前驱体大大减少,且向载体表面迁移,催化剂的抗积碳能力提高。此外,载体表面较大的孔缺陷能够将Pt金属颗粒固定在其中,因而在高温反应过程中,抑制Pt金属颗粒的结焦和二次生长,有效地增强了金属活性,提高了丙烷脱氢催化反应活性。4、通过加入多种模板剂合成不同晶形的ZSM-5分子筛,当晶化时间为3天时,ZSM-5分子筛形成“花”形结构的晶体,其晶粒大小在纳米级范围内。继续延长晶化时间,ZSM-5分子筛晶体中会形成石英杂晶。相比于传统的ZSM-5分子筛,新的晶体形状的分子筛具有更小的晶粒大小和更大的比表面积,这有利于活性金属在催化剂表面的分散,减小Pt金属颗粒的粒径大小。除此之外,花形结构的分子筛酸量的降低,以及分子筛催化剂表面金属与载体之间的作用力的增强,都导致了催化剂活性的增强。5、结合介孔分子筛SBA-15超大的比表面积,以及MgAl2O4材料的弱酸性和较高的水热稳定性,通过溶胶凝胶法合成介孔复合分子筛SBA-15@MgAl2O4(S@MA)。得到的S@MA复合分子筛具有较大的比表面积和较大的孔径分布,其催化剂表面的活性金属的分散度大大提高；具有的弱酸性能够使得脱氢反应顺利的进行,因而PtSnNa/S@MA催化剂具有较高的丙烷脱氢催化反应性能。对比微孔和介孔两种不同的复合分子筛催化剂的丙烷脱氢催化性能,PtSnNa/Z@MA具有更高的反应活性,但由于复合介孔分子筛S@MA具有更大的孔径分布,其相应催化剂的容碳性能较好。因此,合成复合结构的分子筛催化剂将成为提高催化活性的有效手段之一。