Name: 用于丙烷脱氢的负载型Pt-Cu固溶体纳米粒子催化剂的合成与测试 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-07-18T15:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 19 s
Description: 学习合成负载型Pt-Cu固溶体纳米粒子催化剂的方法，用于丙烷脱氢反应。该方案通过调控pH值、浸渍温度和还原条件，实现高烯烃选择性和热稳定性。

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本工作由普渡大学化学工程学院资助。先进光子源的使用得到了美国能源部基础能源科学办公室的支持，合同编号为 DE-AC02-06CH11357。MRCAT 运营及 10-BM 光束线由美国能源部和 MRCAT 成员机构支持。作者还感谢对 11-ID-C 光束线的使用。我们感谢 Evan Wegener 在 XAS 实验方面提供的协助。

1. 负载型2 nm铂-铜双金属纳米粒子催化剂的合成
<ol>
	<li>金属前驱体溶液的制备
	<ol>
		<li>溶解 0.125 g 三水合硝酸铜（Cu(NO₃)₂·3H₂O）于 10 mL 去离子水中3)2·3H2O) 溶于 1 mL 水中，得到天蓝色溶液。 
		注意：操作化学品时需佩戴防护手套。</li>
		<li>逐滴向硝酸铜溶液中加入氨水，生成深蓝色的氢氧化铜沉淀。 
		注意：操作碱类和挥发性化学品时，应在通风橱中进行。</li>
		<li>继续加入氨水，直至深蓝色沉淀溶解，形成深蓝色溶液，并使pH &gt;10.</li>
		<li>加入0.198 g硝酸四氨合铂((NH₄)₄[Pt(NO₂)₄])3)4Pt(NO3)2向溶液中加入氨水及额外的水，使溶液总体积达到 3.5 mL。如有必要，可添加额外的氨水以保持溶液 pH 大于 10。</li>
		<li>将溶液加热至 70 °C 直至所有四氨合铂硝酸盐完全溶解于溶液中。让溶液冷却至室温。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>金属前驱体溶液共浸渍
	<ol>
		<li>在催化剂制备之前，需测定二氧化硅载体的浸渍孔体积。准确称取约5 g干燥的二氧化硅置于称量皿中。在搅拌条件下，缓慢加入H2逐滴加入水，直至硅胶完全润湿但无多余溶液残留。重新称量润湿后的硅胶。将加入的水的质量除以样品的质量，计算孔体积。</li>
		<li>将溶解的金属前驱体溶液逐滴加入5 g高孔隙率二氧化硅（SiO₂）中2在陶瓷蒸发皿中，轻轻搅拌以打散结块的颗粒，使溶液分布均匀。 
		注意：白色硅胶在吸附全部3.5 mL金属前驱体溶液后会变为深蓝色。
		<ol>
			<li>确保二氧化硅颗粒的质地保持如干沙状。在浸渍过程中避免溶液过量积聚。</li>
		</ol>
		</li>
		<li>将浸渍后的 Pt-0.7Cu/SiO₂ 催化剂置于2 将催化剂前体放入干燥箱中，在 125 °C 过夜</li>
	</ol>
	</li>
	<li>煅烧与还原
	<ol>
		<li>在马弗炉中煅烧催化剂 250 °C 与一个 5 °C在空气中以 /min 的升温速率加热 3 小时。 
		注意：较高温度下的煅烧通常会导致更大的铂纳米颗粒。</li>
		<li>在1英寸石英管反应器中部放置一层2 cm厚的石英棉，并装入煅烧后的Pt-0.7Cu/SiO₂2 通过塑料漏斗将催化剂加入试管中。将试管置于蛤壳式程序控温炉中。</li>
		<li>在用 N₂ 吹扫管子后2 在室温下孵育5分钟，开始注入H2 （室温下）以与N相同的流速2 (100 立方厘米) 以减少 Pt-0.7Cu/SiO2 催化剂</li>
		<li>升高温度至 150 °C 与一个 5 °C/分钟升温速率，保持5分钟。</li>
		<li>以缓慢的速率开始升溫 2.5 °C/分钟 250 °C. 每个温度点保持15分钟 25 °C. 
		注意：其他金属可能需要更低或更高的还原温度。通常可通过观察催化剂的颜色变化来确定确切的温度（例如， 从蓝色变为黑色）适用于 Pt-Cu。</li>
		<li>斜坡至 550 °C （或反应温度，若更高）于 10 °C/分钟，并保持30分钟以完成还原反应。用N₂吹扫2 并冷却至室温。</li>
		<li>卸载 Pt-0.7Cu/SiO2 催化剂，并储存于样品瓶中以备后续使用。 
		注意：使用不同量的 Cu(NO3)2·3H2O 和 (NH3)4Pt(NO3)2 以制备另一种Pt-X Cu/SiO₂2 催化剂（X = 0.7、2.3 和 7.3，代表 Cu:Pt 原子比）和 Pt/SiO₂ 催化剂。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. 丙烷脱氢性能测试
<ol>
	<li>催化剂装填
	<ol>
		<li>取一根3/8英寸石英管反应器，并在其中部凹陷处放置一层约1厘米厚的石英棉。 
		注意：操作石英棉时应佩戴防护手套，因其细小的针状纤维可能刺入皮肤。</li>
		<li>称取40 mg Pt-0.7Cu/SiO2催化剂和960 mg石英砂用于稀释。将颗粒混合（总质量为1 g）于一个空的小瓶中。</li>
		<li>使用塑料漏斗将全部催化剂混合物装入反应管中。用无尘擦拭布擦拭反应管两端外壁，清除任何污物，以确保与O型圈形成良好密封。</li>
		<li>将接头安装到石英反应管的两端，并将其连接至配备蛤壳式炉的反应系统。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>气密性检测与催化剂预处理
	<ol>
		<li>开启通过石英管反应器的50 cm3/min N2气流。1分钟后，关闭反应器出口的球阀。等待系统压力升至5 psig。随后关闭进气端N2管线上的球阀，停止N2流动并密封反应系统。</li>
		<li>等待1分钟并记录压力表读数。若压力下降，打开反应器出口球阀释放压力，并重新安装接头。若压力稳定，先打开反应器出口球阀释放压力，然后打开进气端N2管线上的球阀，重新通入N2气流吹扫系统1分钟。</li>
		<li>在开始反应前，启动5% H2/N2混合气，流速为50 cm3/min，用于催化剂还原，同时停止纯N2气流。以10 °C/min的升温速率将反应管加热至反应温度550 °C。当炉温达到设定值后，继续恒温30分钟，使系统温度充分稳定。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>丙烷脱氢反应测试
	<ol>
		<li>启动反应系统中的气相色谱仪（GC），并选择合适的气体组分分析方法。
		<ol>
			<li>将反应器气体流向切换至旁路管线。通入100 cm3/min的5%丙烷/N2混合气和100 cm3/min的5% H2/N2混合气。等待1分钟使丙烷气流稳定，然后将旁路气流注入GC作为参考样品。</li>
		</ol>
		</li>
		<li>将气体流向切换回反应管线路以开始反应，并记录起始时间。</li>
		<li>反应进行4分钟后，将反应器出口的气体（GC样品）注入气相色谱仪，获取出口气体组分信息。此后每4分钟进样一次，持续测试直至转化率达到稳态或转化率显著降低。</li>
		<li>使用相应的峰分析软件对每个色谱峰进行分析。
		<ol>
			<li>点击选择色谱峰的起始点和终止点，使用积分功能获取峰面积。记录丙烷（C3H8）反应物、丙烯（C3H6）产物以及副产物甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）和乙烯（C2H4）的峰面积。 
			注：每次进样后获得的GC图谱包含多个峰，其峰面积与各气体组分的摩尔数成正比。</li>
		</ol>
		</li>
		<li>利用响应因子将各组分的峰面积转换为摩尔数。根据以下公式计算每个时间点的丙烷转化率和丙烯选择性： 
		<img alt="丙烷转化率公式，X_propane 计算；化学过程分析，方程。" src="/files/ftp_upload/56040/56040eq1.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Equation"> 
		<img alt="丙烯选择性方程，S=丙烯产出量/（丙烷输入量-丙烷输出量），化学分离分析。" src="/files/ftp_upload/56040/56040eq2.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Equation"> 
		其中 <img alt="丙烷摩尔分数（Xₚᵣₒₚₐₙₑ），热力学分析中的化学公式。" src="/files/ftp_upload/56040/56040eq3.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Equation"> 表示丙烷转化率，<img alt="丙烯生成方程，化学符号，分子结构，有机化学研究。" src="/files/ftp_upload/56040/56040eq4.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Equation"> 表示丙烯选择性，<img alt="n_propane 化学公式，教育用化学符号，适用于化学计量学研究。" src="/files/ftp_upload/56040/56040eq5.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Equation"> 表示丙烷的摩尔数，<img alt="丙烯化学式，分子结构图，高分子化学，C3H6异构体分析。" src="/files/ftp_upload/56040/56040eq6.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Equation"> 表示丙烯的摩尔数。</li>
		<li>通过指数拟合对测得的转化率和选择性随时间的变化曲线进行外推，获得t = 0时的初始转化率和选择性值。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>反应后处理
	<ol>
		<li>关闭温控程序，停止加热反应器。将气体切换为10 cm3/min的N2气流。</li>
		<li>将气相色谱仪切换回待机方法，以降低载气流速。</li>
		<li>待反应器冷却至室温后，从石英固定床反应器中卸出使用过的催化剂，并将催化剂收集至指定的废弃物处理区域。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. 催化剂样品的表征
<ol>
	<li>扫描透射电子显微镜4,20
	<ol>
		<li>将催化剂放入研钵中，用研杵研磨成粒径小于100目的粉末。</li>
		<li>取约30 mg催化剂粉末分散于约5 mL异丙醇的小瓶中。振荡小瓶以充分混合，然后静置5分钟，使相对较大的颗粒沉降。 
		注意：所得悬浮液应含有非常细小的负载型催化剂颗粒。</li>
		<li>将一个Au TEM载网置于蒸发皿上，将蒸发皿在加热板上加热至80 °C。向载网上滴加三滴催化剂悬浮液。 
		注意：异丙醇会迅速蒸发，留下催化剂颗粒在载网上。</li>
		<li>将载网装入电子显微镜样品 holder 中用于成像。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>原位 X射线吸收光谱3,4,19,20
	<ol>
		<li>将催化剂放入研钵中，用研杵研磨成粒径小于100目的粉末。将细粉装入标准模具组件中，用手轻轻按压形成自支撑薄片。</li>
		<li>将约100 mg样品装入样品 holder 中。</li>
		<li>将样品 holder 放入石英管反应器中，在50 cm3/min的3% H2/He气氛中进行还原预处理。</li>
		<li>冷却至室温后，密封石英管并转移至同步辐射光束线以采集XAS数据。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>原位 X射线衍射 19,20
	<ol>
		<li>将催化剂放入研钵中，用研杵研磨成粒径小于100目的粉末。</li>
		<li>使用标准7 mm直径模具组件压制成薄片。 
		注意：模具组件包括一个母模和上下两个公模。
		<ol>
			<li>将下部公模连接至母模部分。将样品置于下部公模的抛光表面。安装上部公模，并将整个模具组件转移至压片机样品台。施加适当压力进行压片。</li>
		</ol>
		</li>
		<li>取出薄片并转移至专用样品台的陶瓷杯中（见材料表）。密封样品台并固定在光束线的样品台上。</li>
		<li>通入气体并升温至550 °C对样品进行还原处理。在550 °C下，于3% H2/He气流中采集原位 X射线衍射数据，并在冷却至室温后再次采集数据20。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

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</ol>

作者无任何利益冲突需要披露。

本研究制备的 Pt-Cu 催化剂含有尺寸约为 2 nm 的均匀纳米颗粒，类似于可用于工业应用的多相催化剂。所有 Pt 和 Cu 前驱体均形成双金属结构，而非独立的单金属颗粒。这种双金属相互作用和小颗粒尺寸是通过精确控制合成过程实现的。浸渍过程利用了金属离子与某些氧化物载体表面之间的强静电吸附（Strong Electrostatic Adsorption, SEA）21。例如，二氧化硅等氧化物材料表面具有羟基，其在溶液中可根据 pH 值发生质子化或去质子化。二氧化硅具有特征性的零电荷点（Point of Zero Charge, PZC），约为 pH = 422，这意味着在此 pH 值下表面呈电中性。当溶液 pH 值高于其 PZC 时，氧化物表面去质子化并吸附阳离子；而当 pH 值低于 PZC 时，表面则发生质子化并吸附阴离子。通过在前驱体溶液中加入氨水将 pH 值调节至大于 10（如步骤 1.1.3 所示），溶液处于碱性条件，此时二氧化硅表面的羟基充分去质子化，能够强烈吸附如四氨合铂[(NH3)4...

丙烷脱氢（PDH）是利用页岩气生产丙烯的关键工艺步骤，页岩气是该国天然气中增长最快的来源1。该反应通过断裂丙烷分子中的两个C-H键，生成丙烯和氢气。贵金属催化剂（包括Pd纳米颗粒）在PDH反应中选择性较差，容易断裂C-C键，高产率地生成甲烷，并伴随积碳生成，导致催化剂失活。最近的研究表明，通过向Pd中添加Zn或In等助催化剂，可以获得高选择性的PDH催化剂2,3,4。与相同尺寸的单金属Pd纳米颗粒（选择性低于50%）相比，这些助催化的催化剂对PDH的选择性接近100%。选择性的显著提升归因于催化剂表面形成了PdZn或PdIn金属间化合物（IMC）结构。IMC中两种不同类型原子的有序排列，使Pd活性位点在几何上被非催化性的Zn或In原子所隔离，从而抑制了由相邻Pd活性位点组成的活性位点簇（基团）所催化的副反应。
铂在贵金属中对丙烷脱氢具有最高的本征选择性，但仍难以满足商业应用的要求1通常将 Sn、Zn、In 或 Ga 作为助催化剂添加到 Pt 中5,6,7,8,9,10,11,12,13基于几何活性位点隔离有助于实现高选择性的理念，任何与铂（Pt）形成合金结构的非催化元素（如铜（Cu））也可能有望促进催化剂性能。14已有几项先前研究表明，添加 Cu 确实提高了 Pt 催化剂对 PDH 的选择性15,16,17,18然而，目前尚未有直接证据报道以确定Pt与Cu是否形成双金属纳米颗粒或有序结构，而这一点对于理解Cu的促进作用至关重要。在Pt-Cu二元相图中，在较宽的成分范围内可能存在两种不同的结构类型。16,18：金属间化合物，其中 Pt 和 Cu 分别占据特定的晶格位置；以及固溶体，其中 Cu 随机取代 Pt 晶格中的原子。对于块体材料，金属间化合物在低温下形成，并在约 600 - 800 °C 转变为固溶体14该相变温度对于纳米颗粒而言可能会更低，接近PDH的反应温度即&#160;550 °C）。因此，有必要研究反应条件下 Pt-Cu 的原子排列结构。对于粒径较小的负载型纳米颗粒，使用实验室仪器获取有意义的结构信息非常具有挑战性。19单元晶胞的重复次数有限，导致衍射峰非常宽且强度很低。由于尺寸为1–3 nm的纳米粒子表面原子所占比例较高，在空气中易被氧化，因此必须收集其衍射信号 原位 使用高通量X射线，通常可通过同步辐射技术获得。
此前报道的Pt-Cu PDH催化剂尺寸均大于5 nm15,16,17,18。然而，对于贵金属纳米粒子催化剂而言，人们始终希望通过制备高分散度的催化剂（通常尺寸在2 nm左右或更小）来最大限度地提高单位成本的催化活性19。尽管通过标准的浸渍法可以制备出此类尺寸的双金属纳米粒子，但仍需对实验过程进行合理控制。必须调控金属前驱体、浸渍溶液的pH值以及载体类型，以优化金属物种在高比表面积载体上的锚定效果。后续的煅烧和还原热处理过程也应严格控制，以抑制金属纳米粒子的生长。
本文介绍了负载型2 nm Pt-Cu双金属纳米粒子催化剂的合成步骤及其丙烷脱氢性能的测试方法。催化剂的结构通过扫描透射电子显微镜（STEM）进行表征， 原位 同步辐射X射线吸收光谱（XAS），以及 原位 同步辐射X射线衍射（XRD），有助于阐明引入Cu后催化剂性能提升的机制。

<table><tbody><tr><td>1&quot; 石英管反应器&amp;nbsp;</td><td>Quartz Scientific</td><td>由玻璃工加工制成</td><td></td></tr><tr><td>干燥箱&amp;nbsp;</td><td>Fisher Scientific</td><td></td><td></td></tr><tr><td>煅烧炉</td><td>Thermo Sciencfic</td><td></td><td></td></tr><tr><td>蛤壳式程序控温炉&amp;nbsp;</td><td>Applied Test System</td><td>定制</td><td></td></tr><tr><td>丙烷脱氢性能评价系统</td><td></td><td>自制</td><td></td></tr><tr><td>气相色谱仪</td><td>Hewlett-Packard</td><td>型号 7890</td><td></td></tr><tr><td>透射电镜载网</td><td>TedPella</td><td>01824G</td><td></td></tr><tr><td>压片机</td><td>International Crystal Lab</td><td>0012-8211</td><td></td></tr><tr><td>模具组件</td><td>International Crystal Lab</td><td>0012-189</td><td></td></tr><tr><td>Linkam 样品台</td><td>Linkam Scientific</td><td>型号 TS1500</td><td></td></tr><tr><td>三水合硝酸铜</td><td>Sigma Aldrich</td><td>61197</td><td></td></tr><tr><td>四氨合硝酸铂&amp;nbsp;</td><td>Sigma Aldrich</td><td>278726</td><td></td></tr><tr><td>氨&amp;nbsp;</td><td>Sigma Aldrich</td><td>294993</td><td></td></tr><tr><td>二氧化硅</td><td>Sigma Aldrich</td><td>236802</td><td></td></tr><tr><td>异丙醇</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>天平</td><td>Denver Instrument Company</td><td>A-160</td><td></td></tr><tr><td>刮勺</td><td>VWR</td><td></td><td></td></tr><tr><td>陶瓷和玻璃蒸发皿、烧杯</td><td>VWR</td><td></td><td></td></tr><tr><td>加热板</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>吸水纸</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>研钵和研杵</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>石英棉&amp;nbsp;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Swagelok 管路接头&amp;nbsp;</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

用于丙烷脱氢反应的负载型pt-cu固溶体纳米催化剂的合成与测试

Synthesis and Testing of Supported Pt-Cu Solid Solution Nanoparticle Catalysts for Propane Dehydrogenation

本文演示了一种合成双金属 Pt-Cu 催化剂的便捷方法，并展示了其在丙烷脱氢反应中的性能测试与表征。该催化剂形成一种置换固溶体结构，粒径小且均匀，约为 2 nm。通过在催化剂制备过程中精确控制浸渍、煅烧和还原步骤，实现了该结构，并利用先进的原位同步辐射技术予以确认。随着 Cu:Pt 原子比的增加，催化剂在丙烷脱氢反应中的性能持续提升。

在初始丙烷转化率约为20%的条件下测得的Pt和Pt-Cu催化剂的丙烯选择性随时间变化的结果如图1A所示。Pt催化剂的初始选择性为61%，随着催化剂失活1小时，选择性随反应时间逐渐升高至约82%。Pt-0.7Cu催化剂表现出更高的初始丙烯选择性，达到72%。而Pt-2.3Cu和Pt-7.3Cu催化剂的初始选择性分别达到90%和96%，并在反应过程中保持稳定。图1B展示了Pt和Pt-7.3Cu催化剂在不同初始丙烷转化率下的初始丙烯选择性变化。随着转化率升高，Pt催化剂的选择性下降，而Pt-7.3Cu催化剂在不同丙烷转化率下均能保持高于95%的高丙烯选择性。在比较不同催化剂时，催化剂的选择性似乎几乎随Pt-Cu催化剂中Cu的原子百分比含量线性增加，如图1C所示。Cu含量的增加也提高了丙烷脱氢的转换频率（TOR）。图1D显示了TOR与催化剂中C...

本文报道了一种简便的方法，用于合成负载型2 nm双金属Pt-Cu纳米催化剂，适用于丙烷脱氢反应。原位同步辐射X射线技术可用于确定催化剂结构，而该结构通常无法通过实验室仪器获得。

用于丙烷脱氢反应的负载型Pt-Cu固溶体纳米催化剂的合成与测试

一种简便的双金属铂-铜催化剂合成方法及其在丙烷脱氢反应中的性能测试与表征

本研究的总体目标是合成具有小而均匀粒径的新型双金属催化剂，并测试其在烷烃脱氢反应中的性能。目的是理解实现高烯烃选择性、高反应速率、长寿命和热稳定性的基本原理。该催化剂合成方法通过调节溶液pH值，使载体表面带电并吸附带相反电荷的金属离子，从而优化金属物种在载体上的锚定效果。需要严格控制煅烧和还原温度以获得较小的颗粒尺寸；共浸渍所选金属前驱体可确保强双金属相互作用，从而最终调控催化剂的活性与选择性。制备完成后，我们测定催化剂在烷烃脱氢反应中的反应速率、选择性和稳定性，以确定不同催化剂组成在性能上的差异，并将其与结构特征相关联。首先，用称量纸精确称取约五克干燥的二氧化硅，并转移至称量皿中。混合过程中，逐滴加入水，直至二氧化硅完全润湿但无多余溶液。然后，重新称量润湿后的二氧化硅，以计算其吸收的水量，并确定二氧化硅载体的孔体积。为制备前驱体溶液，将0.125克三水合硝酸铜溶于1毫升水中，置于小瓶中，得到天蓝色溶液。逐滴向硝酸铜溶液中加入氨水，生成氢氧化铜的深蓝色沉淀。继续加入氨水，直至深蓝色沉淀完全溶解，形成深蓝色溶液，且 pH 值大于 10。随后，向该溶液中加入 0.198 克四氨合铂硝酸盐。然后加入水，使溶液总体积达到3.5 mL，与5克二氧化硅载体的孔体积相匹配。将溶液加热至70°C，直至所有四氨合铂硝酸盐完全溶解。待溶解后的金属前驱体溶液冷却至室温后，逐滴加入到陶瓷蒸发皿中的5克二氧化硅中，并轻轻搅拌以打散结块的颗粒，从而实现溶液在载体上的均匀分布。将铜铂比为0.7的浸渍二氧化硅负载型催化剂在125摄氏度的烘箱中干燥过夜。次日，在空气气氛下，以每分钟5摄氏度的恒定升温速率，于250摄氏度马弗炉中煅烧冷却后的催化剂前驱体3小时。随后，将煅烧后的催化剂转移至管式炉中进行还原。在1英寸石英管反应器中部放置一层约1英寸厚的石英棉，通过塑料漏斗将冷却后的煅烧催化剂装入管中。然后将石英管置于程序控温管式炉中。在室温下用氮气吹扫管内5分钟，随后将气流切换为5%氢气（氮气为平衡气），流速与氮气相同，以对催化剂进行还原。将温度以每分钟5摄氏度的恒定升温速率升至150摄氏度，保持5分钟。随后，以每分钟2.5摄氏度的速率缓慢升温至250摄氏度，每升高25摄氏度后保温15分钟。接着以每分钟10摄氏度的速率升温至550摄氏度，保温30分钟以完成还原过程。将5%氢气流切换回纯氮气，以吹扫系统并冷却至室温。随后卸下催化剂，储存于样品瓶中以备后续使用。在3/8英寸石英管反应器中部凹陷处放置一层约半英寸厚的石英棉。接下来，将40毫克铜铂比为0.7的负载型二氧化硅催化剂前体与960毫克二氧化硅在空瓶中混合，以稀释催化剂。使用塑料漏斗将催化剂混合物装入管式反应器中。用无尘擦拭布擦拭管两端的外壁，以去除任何污物，并确保与O形圈良好密封。将管路接头连接至石英管反应器的两端，并将其安装到配备蛤壳式炉的反应系统上。随后，打开通过管式反应器的氮气气流。一分钟后，关闭反应器出口处的球阀。待系统压力升至5磅/平方英寸表压后，关闭氮气入口管线上的球阀，以停止氮气流动并密封反应器系统。一分钟后，记录压力表读数。打开反应器出口的球阀释放压力，然后重新打开氮气入口管线上的球阀，启动氮气流动，对系统吹扫一分钟后重复操作。在运行反应前，开始通入用氮气稀释的氢气以进行催化剂还原，并停止氮气流动。以10摄氏度每分钟的升温速率将管式反应器加热至550摄氏度。对于丙烷脱氢反应测试，启动反应系统中的气相色谱仪（GC），并选择合适的分析气体组分的方法。现在，将反应器的气体流切换至旁路线。以每分钟100立方厘米的流速通入5%丙烷和氮气稀释的5%氢气，并用氮气进一步稀释。待丙烷气流稳定后，将旁路线气流注入气相色谱仪作为参考样品。接下来，将气体流路切换回反应器管路以启动反应，并记录时间。反应进行四分钟后，将反应器出口气体通入气相色谱仪，以获取出口气体组分信息。最后，使用相应的峰分析软件对各个峰进行分析。此处展示了铂催化剂与铂-铜催化剂的丙烯选择性随时间的变化。尽管铂催化剂的丙烯选择性在较高转化率下下降，但以二氧化硅为载体、铜与铂比例为7.3的催化剂在不同丙烷转化率下仍保持较高的丙烯选择性。在铂-铜催化剂中，催化剂的选择性几乎随铜含量的增加而呈线性上升。较高的铜含量还能提高丙烷脱氢反应中每摩尔表面铂的周转率。周转率与催化剂中铜与铂的原子比之间存在近似线性关系，且在所有反应测试中碳平衡接近100%。通过扫描透射电子显微镜成像测定的单金属铂催化剂和铂-铜催化剂的平均粒径在2至3纳米之间。随着铜与铂比例的增加，催化剂的X射线吸收精细结构光谱中散射图样的变化表明，铜含量增加促进了双金属纳米颗粒的形成。铂及铂-铜催化剂的XRD图谱显示，其组成不同于有序合金的理想组成，且未出现超晶格衍射峰，说明铂与铜在催化剂中形成了无序固溶体结构。随着铜与铂比例的增加，衍射峰向更高角度偏移，证实该固溶体中的铜含量逐渐升高。掌握后，浸渍步骤可在大约一小时内完成，所得产物呈均匀组成的小颗粒状。通过浸渍法制备金属合金时，需根据载体类型调节溶液的pH值，并选用适当的金属配合物。溶液的体积应等于载体的孔体积。观看本视频后，您应能充分理解如何合成负载型双金属催化剂，并测试其在烷烃脱氢反应中的催化性能。该方法具有广泛的适用性，可用于不同组成的催化剂以及多种化学反应。请务必注意，在金属催化剂存在下将氢气与空气混合极其危险，可能引发爆炸。在向催化剂中加入氢气之前和之后，必须始终用氮气对反应器进行吹扫。

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用于丙烷脱氢的负载型Pt-Cu固溶体纳米粒子催化剂的合成与测试

关于Pt/C燃料电池催化剂的制备与测试，科学界在可重复性及最佳实践方面始终存在持续讨论。本研究旨在提供一份逐步操作指南，用于制备和测试Pt/C催化剂，可作为新型催化剂系统的基准参照。...

使用薄膜旋转圆盘电极法制备与测试燃料电池催化剂

本文描述了一种在离子液体中合成双金属纳米颗粒的方案，以及将其用于不饱和醛选择性加氢催化性能测试的操作步骤。...

离子液体中铂/锡基双金属纳米颗粒的合成

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调控Pt/CNTs催化剂的酸性以实现二苯醚加氢脱氧

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本方案展示了一种便捷的方法，用于比较通过纳米胶体沉积法或浸渍法合成的负载型铂催化剂的催化性能。环己烯加氢反应作为模型反应，用于测定催化剂的催化活性。...

二氧化钛负载的胺稳定无配体铂纳米颗粒在烯烃和醛类加氢反应中的催化反应

通过硫属化铅(II,IV)的合成 原位 还原名义上的“PbCh”2（Ch = 氧族元素）并通过固相反应及后续溶剂热反应制备。此外，还展示了亚铅酸盐(II)溶液的反应活性，由此得到了迄今最重的已知一氧化碳同系物：μ-PbSe配体。...

结合固态与溶液法技术：硫属化亚铅(II或IV)的合成与反应性

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通过动态光散射显微技术测量浑浊溶液中的颗粒尺寸分布

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