铂铼合金催化剂(Pt-Re/γ-Al2O3)表面组成与烷烃重整芳构化性能的构效关系研究

研究人员针对工业Pt-Re/γ-Al2O3催化剂金属相作用机制不明的难题，通过设计统计实验系统调控Pt/(Pt+Re)摩尔分数(ζ)和总负载量(ω)，发现Pt-Re合金电子转移效应使甲苯产率提升3倍，最优催化剂(ζ=0.8, ω=1.2)实现正庚烷芳构化温度降低18°C，为节能型催化剂设计提供新思路。

　　

这项研究揭示了铂铼双金属催化剂(Pt-Re/γ-Al₂O₃)在石脑油重整过程中的关键作用机制。工业上这种催化剂通常在450-520°C高温和1.5-3.5MPa高压下运行，但长期以来对其金属相的认识存在空白。

研究团队巧妙设计统计实验，通过调控铂相对摩尔分数(ζ=Pt/(Pt+Re))和总金属负载量(ω)，制备了一系列催化剂。令人振奋的是，表征数据首次证实了铂铼合金的形成，并观察到铂从铼原子夺取电子的独特现象。这种电子相互作用在正庚烷(n-heptane)重整反应中表现尤为突出，双金属协同效应使甲苯产率较工业基准催化剂提升达3倍。

特别值得注意的是，当ζ=0.8且ω=1.2时，催化剂展现出卓越性能——将正庚烷芳构化反应温度降低18°C。这一发现不仅证实了金属组成与催化活性的构效关系，更为开发节能高效的工业催化剂提供了重要理论依据。研究还发现，这种协同效应在绝大多数金属相组成条件下都存在，暗示着Pt-Re合金催化剂在石油化工领域具有广阔优化空间。