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随着社会和经济的发展，当今丙烯的需求矛盾日益突出，因而丙烷脱氢制丙烯的研究引起了人们的广泛关注。本文采用水热法，合成了Sn-ZSM-5和Ce-ZSM-5杂原子分子筛，并以此为载体，分别制备了PtNa/Sn-ZSM-5、PtNaX/Sn-ZSM-5(X: Mg、 Sn、Co)以及PtSnNa/Ce-ZSM-5新型催化剂，用于丙烷脱氢制丙烯反应。采用XRD、SEM、XRF、FI-IR、Py-IR、UV-vis、NH3-TPD、TPR、TEM、XPS、TPO、EDS等多种表征手段对分子筛和催化剂进行表征，考察了杂原子分子筛、催化剂的物理化学性质以及催化剂的丙烷脱氢性能，获得了具有工业化应用前景的高活性、高选择性和稳定性的丙烷脱氢催化剂。
1.研究了Mg助剂的添加对PtNa/Sn-ZSM-5催化丙烷脱氢反应性能的影响。结果表明:Mg的添加能明显降低PtNa/Sn-ZSM-5催化剂的酸量和酸强度，不同Mg的添加量对PtNa/Sn-ZSM-5丙烷脱氢催化性能产生显著影响。适量Mg的添加（0.3wt.％和0.5wt.％）能促进催化剂表面金属粒子的分散、减少反应过程中积炭的产生。Mg的添加能抑制催化剂中Sn组份的还原，使更多量的Sn组分以氧化态形式存在，有利于丙烷脱氢反应的进行。但是，过量Mg的加入导致催化剂表面金属颗粒易于发生团聚，高温下Sn组份易于被还原，不利于反应的进行。加入0.5wt.％Mg的PtNaMg/Sn-ZSM-5催化剂显示出最佳的反应性能，反应7h后，丙烷转化率为38.7％，丙烯选择性为95％。
2.Sn助剂的添加使得PtNa/Sn-ZSM-5催化剂的酸量、酸强度、比表面积及孔容略有下降，但没有改变ZSM-5分子筛的结构。Sn组份的添加改变了金属粒子的分布和金属表面结构。适量Sn的添加（0.2～1.0wt.％）改善了金属粒子的分布，过量Sn的添加(2.0wt.％)使得金属粒子分布变得不均匀。适量Sn的添加会使金属功能与酸性功能更加相匹配，稳定了锡的氧化物，而过量Sn的加入促使锡的氧化物的还原生成Sn(°)，并可能形成PtSn合金，使催化剂活性降低。Sn的添加可以促进积炭前驱体从金属表面转移到载体，并抑制积炭的生成。当Sn的添加量为0.8wt.％时，PtNaSn(0.8wt.％)/Sn-ZSM-5催化剂丙烷脱氢性能最佳。反应8h后，丙烷转化率为38.8％，丙烯选择性为95％。
3.Co助剂的添加对PtNa/Sn-ZSM-5的酸量没有显著影响，但能增加酸强度，影响金属粒子大小及分布，从而对丙烷脱氢催化性能产生影响。适量Co(0.1～0.3wt.％)的添加能减小金属颗粒粒径，促进金属粒子的分散，保持反应过程中金属粒子大小不变，使催化剂的积碳量保持在较低的水平。适量Co的存在能抑制Sn物种的还原，从而稳定Sn物种的氧化态，提高了丙烷的初始转化率，使得反应活性和稳定性得到改善。实验表明，PtNaCo(0.1 wt.％)/Sn-ZSM-5催化剂显示出最好的反应活性和反应稳定性。丙烷初始转化率42.3％，反应8h后丙烷转化率为39.8％。相反，过量Co(1.0wt.％)的添加，一方面，会使金属颗粒在反应过程中易于团聚，大颗粒的金属有利于氢解和裂解副反应的发生，导致丙烯选择性下降;另一方面，大颗粒的金属也能增加脱氢过程中积碳前驱体的量，导致积炭量的增加。同时，过量Co的添加促进Sn物种的还原，破坏Sn组份与载体之间的相互作用，会大量生成Sn(°)，并可能与Pt形成PtSn合金，而使铂中毒失活，从而导致催化活性下降。
4.通过水热合成法，将稀土元素Ce引入ZSM-5分子筛骨架，合成了杂原子Ce-ZSM-5分子筛。以Ce-ZSM-5为新型载体，经浸渍法制备了PtSnNa/Ce-ZSM-5催化剂。研究发现，ZSM-5载体中Ce的引入对PtSnNa/ZSM-5催化剂的结构、性质以及丙烷脱氢反应性能产生较大影响。Ce的引入对催化剂酸性影响较小，但适量Ce的添加能减小金属粒子、增加金属分散度，从而改善金属粒子的分布，抑制积炭的生成，促进积炭由催化剂金属表面向载体表面迁移。因此，Ce的存在增强了Sn物种和载体之间的相互作用，抑制Sn物种的还原，使更多量的Sn以氧化态形式存在，有利于脱氢反应的进行。与Sn-ZSM-5为载体的各催化剂相比，PtSnNa/Ce(0.76wt.％)-ZSM-5催化剂显示出更佳的丙烷脱氢反应性能。催化剂的初始转化率为43.5％，反应8h后，丙烷转化率为41.3％，丙烯选择性为97％。