丙烷脱氢Pt系合金催化剂的理论筛选与科学构建
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:U1862207
- 项目类别:联合基金项目
- 资助金额:240.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:B08.化学工程与工业化学
- 结题年份:2022
- 批准年份:2018
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2019-01-01 至2022-12-31
- 项目参与者:兰兴旺; 张先华; 王显辉; 刘斌; 常鑫; 李洪芳; 谢宇飞; 肖权; 刘思航;
- 关键词:
项目摘要
Propane dehydrogenation (PDH) is an important and fast-developing process for on purpose propylene production. This project focus on Pt-based alloy catalysts as PDH catalysts. The density functional theory is used to determine the surface structure of different Pt alloys and the interface between the alloys and the supports under different reaction conditions. The thermodynamic and kinetic data, combined with microscopic kinetic simulations, are used to analyze the key factors affecting dehydrogenation activity, olefin selectivity and carbon deposition. Subsequently, the target catalyst is controlled and synthesized, and the interaction between the alloys and the supports is enhanced by the modified supports to achieve high dispersion of the active site on the surface and high temperature stability. In-situ characterization technologies under reaction conditions are used to further understand the structure-activity relationship of Pt-based alloy catalysts for the catalyst development and industrial application of propane dehydrogenation to propylene. A combined theoretical and experimental study, including Density Functional Theory calculations, ultra-high vacuum surface science study and in-situ experimental measurements, will be applied to tackle the key questions during PDH reaction, which will help to design new Pt based catalyst. The proposed research will improve the short chain hydrocarbon conversion efficiency and reduce the olefin production cost.
丙烷脱氢是近年来快速发展的丙烯直接生产新工艺,是一条有重要实用价值和战略意义的低碳烯烃生产路线。本课题以Pt系合金催化剂为目标催化剂,运用密度泛函理论,确定不同反应条件下,不同Pt系合金的表面结构,计算合金、载体表面及合金与载体界面处丙烷脱氢和积碳生成反应的热力学和动力学数据,结合微观动力学模拟,分析影响脱氢活性、烯烃选择性和积碳形成的关键因素。在此基础上,对目标催化剂进行可控合成,通过改性载体增强合金和载体间相互作用,实现活性位在载体表面的高度分散及高温稳定,结合反应条件下的原位表征技术,深入认识Pt系合金催化剂的构效关系,为新型丙烷脱氢制丙烯催化剂的开发和工业应用做准备。本项目通过密度泛函理论计算、超高真空表面实验、原位表征等一系列理论结合实验的方法探究丙烷脱氢反应机理,指导设计新型Pt系催化剂,通过可控合成开发新型高效的丙烷脱氢催化剂,为低碳烷烃活化直接制取化学品提供了新的思路。
结项摘要
本项目围绕丙烷脱氢Pt系合金催化剂的理论筛选和科学构建,从Pt系合金中Pt的局部配位环境对反应性能的影响机制、助剂与载体对Pt系催化剂活性位点的调控与强化机制、催化剂在工艺放大过程中的应用规律等方面开展了系统而深入的研究。通过密度泛函理论计算(DFT),阐明了丙烷脱氢反应的中间体吸附构型与活性位的几何、电子结构的关系,提出描述活性位的“孤立度”描述符,实现了Pt系合金催化剂的性能预测;在低负载量下Pt活性位精准设计方面,提出助剂与Pt合金化构筑催化活性位点的方法,精准调控Pt系催化剂活性位点的几何和电子结构,发明了铂锌有序金属间合金催化剂,实现了丙烯的高选择性生产;开发出复合金属氧化物载体,调控反应中间物种的吸附与迁移,实现了活性位点的高度分散和高温稳定,提升了催化剂的反应和再生稳定性;提出了反应器装填形式的优化方案,开发了丙烷脱氢高能效循环控制工艺,开发出副产氢气下游高附加值利用工艺,提升了能量利用效率和产品价值。本项目为新型丙烷脱氢制丙烯催化剂的开发和工业应用做好了准备。
项目成果
期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Roles of V−O sites for non-oxidative propane dehydrogenation over supported vanadium oxides
V-O 位点在负载型氧化钒上非氧化性丙烷脱氢中的作用
- DOI:10.1007/s40843-022-2214-8
- 发表时间:2022-11
- 期刊:Science China Materials
- 影响因子:--
- 作者:Yang Wang;Sai Chen;Jiachen Sun;Yufei Xie;Zhi-Jian Zhao;Chunlei Pei;Jinlong Gong
- 通讯作者:Jinlong Gong
On the Role of Sn Segregation of Pt-Sn Catalysts for Propane Dehydrogenation
丙烷脱氢 Pt-Sn 催化剂中 Sn 偏析的作用
- DOI:10.1021/acscatal.1c00639
- 发表时间:2021-03-26
- 期刊:ACS CATALYSIS
- 影响因子:12.9
- 作者:Wang, Jieli;Chang, Xin;Gong, Jinlong
- 通讯作者:Gong, Jinlong
Propane dehydrogenation: catalyst development, new chemistry, and emerging technologies
丙烷脱氢:催化剂开发、新化学和新兴技术
- DOI:10.1039/d0cs00814a
- 发表时间:2021-03-07
- 期刊:CHEMICAL SOCIETY REVIEWS
- 影响因子:46.2
- 作者:Chen, Sai;Chang, Xin;Gong, Jinlong
- 通讯作者:Gong, Jinlong
Propane Dehydrogenation on Single-Site [PtZn4] Intermetallic Catalysts
单中心 [PtZn4] 金属间催化剂上的丙烷脱氢
- DOI:10.1016/j.chempr.2020.10.008
- 发表时间:2021-02-11
- 期刊:CHEM
- 影响因子:23.5
- 作者:Chen, Sai;Zhao, Zhi-Jian;Gong, Jinlong
- 通讯作者:Gong, Jinlong
Origin of Performances of Pt/Cu Single-Atom Alloy Catalysts for Propane Dehydrogenation
Pt/Cu单原子合金丙烷脱氢催化剂的性能起源
- DOI:10.1021/acs.jpcc.1c04295
- 发表时间:2021-07-28
- 期刊:JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C
- 影响因子:3.7
- 作者:Sun, Shijia;Sun, Guodong;Gong, Jinlong
- 通讯作者:Gong, Jinlong
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其他文献
Zn(OAc)22H2O催化草酸二苯酯脱羰基合成碳酸二苯酯的研究.
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:化学试剂.
- 影响因子:--
- 作者:王胜平;马新宾*;巩金龙;李振花;许根慧.
- 通讯作者:许根慧.
质子束轰击下MWCNTs无定形结构的转变
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:核技术
- 影响因子:--
- 作者:周广颖;巩金龙;Ahmad Ishaq;何绥霞;闫隆;朱德彰
- 通讯作者:朱德彰
ZnCl2催化草酸二苯酯脱羰基合成碳酸二苯酯.
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:天然气化工.
- 影响因子:--
- 作者:巩金龙;王胜平;马新宾等
- 通讯作者:马新宾等
乙醇作为碳源的碳纳米管阵列氧化
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:科学通报,50,20-23(2005).
- 影响因子:--
- 作者:俞国军;王 森;巩金龙;朱德彰
- 通讯作者:朱德彰
低能氩离子束对多孔铝阳极氧化膜
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:物理学报, 55, 1517-1522(2006) .
- 影响因子:--
- 作者:王 森;俞国军;巩金龙;李勤涛
- 通讯作者:李勤涛
其他文献
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