[發(fā)明專利]激光沉積法制備負(fù)載納米金催化劑的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810061805.1
• 申請日: 2008-05-09
• 公開（公告）號: CN101574654A
• 公開（公告）日: 2009-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 嚴(yán)新煥;江玲超
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B01J23/52
• 分類號: B01J23/52;C23C14/24;C23C14/54
• 代理公司: 杭州天正專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 王 兵;黃美娟

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種負(fù)載納米金催化劑的制備方法。

(二)背景技術(shù)

負(fù)載納米金催化劑的催化活性于上世紀(jì)90年代被發(fā)現(xiàn)，并受到科學(xué)家們的重視。人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)金催化劑在很多反應(yīng)(如NO還原反應(yīng)、富氫環(huán)境下CO優(yōu)先氧化反應(yīng)、烴類氧化反應(yīng)、丙烯環(huán)氧化反應(yīng)、選擇加氫反應(yīng)有很高的催化活性。金催化劑顯示催化活性的納米尺寸在5-10nm之間，因而金納米催化劑的制備方法是其難點(diǎn)。

浸漬法是常用的納米金負(fù)載催化劑的制備方法，Liu等[Liu?Z?M，Vannice?M?A.Catal.Lett.，1997，43(1-2)：51-54]采用浸漬法制備Au/TiO₂催化劑，先在500℃下氫氣去氣氛下還原，然后在400℃下以20％的氧氣中焙燒，之后再在200℃的氫氣氣氛下還原，制得納米直徑在20-50納米金催化劑，并用于CO反應(yīng)，其活性有了很大的提高。但與傳統(tǒng)CO氧化催化劑的催化活性相比，還有一定差距，主要是該催化劑的納米顆粒較大。其制備方法也顯復(fù)雜，制備過程產(chǎn)生大量污染物。

Zanella等[Zanella?R，Giorgio?S，Henry?C?R，et?al.J.Phys.Chem.B，2002，106(31)：7634-7642]采用陽離子交換法制備了1％Au/TiO₂催化劑，其納米顆粒平均直徑在2.1nm。但該制備方法非常復(fù)雜，制備條件難以控制，在制備過程中，納米顆粒容易長大。該催化劑采用CO氧化進(jìn)行活性評價(jià)，其反應(yīng)活性很低。

Ivaova等[Ivanova?S，Petit?C，Pitchon?V.Appl.Catal.A：General.，2004，267：191-201]采用陰離交換法制備氧化鋁負(fù)載的納米金催化劑。采用該方法制備的金納米催化劑，粒徑分布在2-100nm之間，分布范圍很大，催化活性也很低。

Mallick等[Mallick?K，Witomb?M?J，Scurrell?M?S.J.Mol.Cata..A：Chem.2004，215：103-106]采用單步硼氫化物還原法制備了Au/TiO₂負(fù)載催化劑，金粒子集中在2-5nm，高度分散在載體表面，該催化劑能顯著提高催化反應(yīng)。

Steinbach等[Steinbach?G，Van?der?Lingen?E.Gold?2003.NewIndustrial?Application?of?Gold?Conference，Vancouver，28?September-1October?2003]采用共沉淀法制備氧化鋁負(fù)載金催化劑，但該催化劑的一氧化碳氧化活性不高。

上述各種制備納米金負(fù)載催化劑的方法，其固有的缺點(diǎn)是：(1)制備過程復(fù)雜；(2)影響因素多；(3)催化劑制備過程的非綠色化等。

脈沖激光沉積是一種新興的材料處理技術(shù)，具有簡便、高效、穩(wěn)定、綠色等優(yōu)點(diǎn)，尤其是在制備過程中環(huán)境污染較少，符合當(dāng)今化工生產(chǎn)綠色化的發(fā)展趨勢。將該技術(shù)應(yīng)用于催化劑的制備研究，制備各種單金屬及多金屬組分負(fù)載型催化劑，是對加氫催化劑傳統(tǒng)制備方法的重大創(chuàng)新。脈沖激光沉積獨(dú)特的工作原理使產(chǎn)生的金屬原子具有分布均勻、大小均一等特點(diǎn)，由于負(fù)載的金屬原子獨(dú)特結(jié)構(gòu)，用該方法制備的催化劑具有特別的催化性能。

脈沖激光激發(fā)金屬原子形成的等離子體直接沉積在載體表面，就可以得到一種簡單的負(fù)載型催化劑制備工藝。由于脈沖激光沉積技術(shù)獨(dú)特的物理過程，與其他化學(xué)方法相比，其在制備負(fù)載型催化劑時(shí)具有很優(yōu)異的特點(diǎn)。目前尚未有用脈沖激光沉淀法制備納米金催化劑的報(bào)道。

(三)發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種操作簡便、無環(huán)境污染的制備高催化活性的負(fù)載納米金催化劑的方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種負(fù)載納米金催化劑的制備方法，是將金屬Au懸掛固定于激光沉積池的中部，將載體放在激光沉積池內(nèi)并置于比金屬Au更接近底部的位置，并加熱載體至25～600℃，攪拌使載體處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，在真空條件和惰性氣體的保護(hù)下，激光器將脈沖激光聚焦于金屬Au表面，激發(fā)Au原子成原子束，定向均勻沉積在載體表面，獲得負(fù)載納米金催化劑。

本發(fā)明所述的載體包括氧化鋁、納米碳管、二氧化硅等。

制備過程中一般通過沉積時(shí)間、激光電壓及激光頻率等參數(shù)來控制負(fù)載量。在沉積制備催化劑結(jié)束后，通過ICP(等離子發(fā)射光譜)的方法來測定具體的負(fù)載量。