Effect of W Content on Structure and Catalytic Performance of Pt/GaWZrOx Catalysts in Glycerol Selective Hydrogenolysis

裴燕 a 闫世润 a 乔明华 * ,a 范康年 a 宗保宁 * ,b ( a 复旦大学化学系 上海市分子催化和功能材料重点实验室 上海 200438) ( b 中国石化石油化工科学研究院 催化材料与反应工程国家重点实验室 北京 100083) 摘要 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 GaWZ 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, Brønsted 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 Brønsted 酸量之间呈现的良好的线性关系, 说明 WOx 物种上的 Brønsted 酸位是决定 Pt/GaWZ 催化剂上 1,3-PDO 选择性的关键.关键词 钨含量; 甘油氢解; 1,3-丙二醇; 铂分散度;