[發明專利]一種多孔納米鈀金屬催化劑及其制備方法

無效

• 申請號: 200910017998.5
• 申請日: 2009-09-02
• 公開（公告）號: CN101648150A
• 公開（公告）日: 2010-02-17
• 發明（設計）人: 黃理輝;馬厚義;李文靜;邱翠翠;孫媛媛
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B01J35/10
• 分類號: B01J35/10;B01J23/44;B01J37/34;B01J37/02;C25C5/02;C25B11/08;A62D3/115;A62D101/22
• 代理公司: 濟南圣達專利商標事務所有限公司
• 代理人: 王立曉

技術領域

本發明涉及一種金屬催化劑，尤其涉及一種多孔納米鈀金屬催化劑及在室溫離子液體中 通過電化學腐蝕合金來制備該種多孔納米鈀金屬催化劑的方法。

背景技術

鈀作為一種過渡金屬材料具有非常優良的催化活性，它最為顯著的特點是其優秀的儲氫 性能，鈀金屬材料特別是鈀的納米結構材料可以吸收大量的活性氫，在催化反應特別是催化 氫解反應中發揮著極其重要的作用。

近年來，鈀納米材料的合成和應用越來越受到人們的重視，制備形狀可控、性能穩定、 比表面積高的鈀納米材料是研究者們一直關注的重點，我們發現目前研究的鈀納米材料大多 數集中在鈀納米顆粒的合成，這類催化劑運用在催化反應和電催化反應中均表現出較好的催 化效果。但此類催化劑制備過程一般比較復雜，顆粒容易聚集、不易回收，從而降低了催化 效率，這在一定程度上增大了貴金屬的損耗，不利于大規模的合成和應用。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種多孔納米鈀金屬催化劑，該種催化劑活 性好，比表面積高，結構穩定性好且為非負載型。

本發明的另一目的是提供該種多孔納米鈀金屬催化劑的制備方法，該方法工藝簡單方便， 成本低廉。

一種多孔納米鈀金屬催化劑，它為均勻的三維連續網狀多孔結構。所述的多孔納米鈀金 屬催化劑孔徑范圍為50～200nm，平均韌帶寬度為50nm～55nm。

所述的多孔納米鈀金屬催化劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)將Cu與Pd的合金薄片用砂紙進行拋光，再將其洗凈吹干備用；

(2)將經步驟(1)處理的合金薄片作為工作電極運用在三電極體系中，在三電極體系 的電解池中以室溫離子液體為電解質，采用恒電位方法進行選擇性腐蝕溶解銅， 一段時間后取出溶解銅后的合金薄片，將其洗凈吹干得到富Pd的多孔納米結構材 料；

(3)將步驟(2)制得的富Pd的多孔納米結構材料浸入PdCl₂與HClO₄的混合溶液中， 使得其中殘余銅與貴金屬離子發生置換反應，從而去除殘留銅原子，一段時間后 取出，得到多孔納米鈀金屬催化劑。

所述的多孔納米鈀金屬催化劑的制備方法，步驟(1)中所述的Cu與Pd的合金為含有 原子個數比Cu∶Pd為75∶25(Cu₇₅Pd₂₅)的合金，用的砂紙為3500目。

步驟(2)中所述的三電極體系以鉑片為對電極，純銅為參比電極，所述的室溫離子液體 為1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽，選擇性腐蝕溶解銅的反應時間為2～24小時，反應溫度為 10～35℃，所用的電位范圍為0.5～1V。

步驟(3)中PdCl₂與HClO₄的混合溶液中PdCl₂的濃度為5.6mmol?dm^-3，HClO₄的濃度 為0.1mol?dm^-3，置換反應時間為1～10小時，反應溫度為10～35℃。

本發明具有以下優點：

(1)制備的多孔納米鈀金屬催化劑具有三維海綿體網狀結構，這樣既保持了催化劑本身結 構的穩定性，又增大了催化劑的比表面積，使在催化應用中催化活性大大提高，特別 是對甲酸等小分子的電化學氧化和有機氯代物的還原除氯都有很好的催化效果；

(2)制備的多孔納米鈀金屬催化劑與傳統的鈀納米催化劑不同，不需要基底負載，可以循 環使用，在一定程度上降低了貴金屬的損耗；

(3)制備方法工藝簡單，制備過程操作方便，成本相對低廉。

附圖說明

圖1為鈀銅合金表面經過拋光打磨后的掃描電子顯微鏡SEM圖片。

圖2為在室溫離子液體中進行選擇性腐蝕后的鈀銅合金的SEM圖片。

圖3為本發明多孔納米鈀金屬催化劑的SEM圖片。

具體實施方式

實施例1

多孔納米鈀金屬催化劑的制備方法：

(1)將含有原子個數比Cu∶Pd為75∶25的合金(Cu₇₅Pd₂₅)薄片用3500目砂紙進行機械 拋光，再將其放入去離子水中超聲10min后取出并用氮氣吹干備用；