W量对Pt/GaWZrOx催化剂结构及甘油选择氢解性能的影响

作者：姜兰; 范义秋; 张晓昕; 裴燕; 闫世润; 乔明华^*; 范康年; 宗保宁^*

来源：Acta Chimica Sinica, 2023, 81(03): 231-238.

• 钨含量
• 甘油氢解
• 1,3-丙二醇
• 铂分散度
• Br?nsted酸

在甘油选择氢解制1,3-丙二醇(1,3-PDO)反应中, Pt-WOx催化剂体系因其高活性和高选择性而受到研究者的广泛关注.本工作制备了W量不同的Ga掺杂GaWZrOx固体酸(GaWZ),然后作为载体采用浸渍法制备了Pt/GaWZ催化剂,系统考察了W的量对催化剂物化性质和催化性能的影响.CO化学吸附和X射线光电子能谱(XPS)表征发现,随着Ga WZ载体中W量的增加,其上负载的Pt的分散度先增加,在10%(w) W的Pt/GaWZ(10)催化剂上达到最高值86%,然后在15%(w) W时降低.紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)、傅里叶变换红外(FTIR)和XPS表征表明, Pt/GaWZ催化剂中的W与四方相ZrO2表面的Zr—OH基团存在较强作用,形成了单分散的WOx物种;当大于7.5%(w) W时,开始出现第二层WOx物种.单分散的WOx物种可能是Pt分散度提高的重要原因.由程序升温氨脱附(NH3-TPD)和吡啶吸附红外(Py-IR)表征结果可见,W的量越高,催化剂的酸量越大,Br?nsted酸和Lewis酸同时增加.在甘油氢解反应中,随着W的增加, Pt/GaWZ催化剂上的甘油转化率呈火山型变化趋势,而目标产物1,3-PDO的选择性则持续提高. 1,3-PDO得率在Pt/GaWZ(10)催化剂上达到最高,为47.5%,而且该催化剂有良好的套用稳定性.根据表征结果,我们推测Pt的分散度及Pt与WOx物种之间的协同作用决定了Pt/GaWZ催化剂在甘油氢解反应中的活性;而1,3-PDO选择性与Br?nsted酸量之间呈现的良好的线性关系,说明WOx物种上的Br?nsted酸位是决定Pt/GaWZ催化剂上1,3-PDO选择性的关键.

• 单位
  中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院; 复旦大学