[發(fā)明專利]利用低溫等離子體制備負載型金屬催化劑的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910304664.6
• 申請日: 2009-07-22
• 公開（公告）號: CN101602017A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡浩權(quán);華維
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學
• 主分類號: B01J37/00
• 分類號: B01J37/00;B01J37/34;B01J37/03;B01J23/755
• 代理公司: 大連理工大學專利中心
• 代理人: 梅洪玉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于低溫等離子體技術(shù)和催化劑制備與應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體地說涉及一種利用低溫等離子體制備負載型金屬催化劑的方法。

背景技術(shù)

負載型金屬催化劑在多相催化中占有重要的地位，廣泛用于石油化工、煤化工、精細化工和其它能源和環(huán)境保護等領(lǐng)域。負載型金屬催化劑的常規(guī)制備方法是通過浸漬、離子交換、共沉淀、或沉積等將金屬前驅(qū)體引入到載體表面，再經(jīng)干燥和焙燒后用氫氣還原制得。這些常規(guī)制備方法存在步驟較多，耗時較長，高溫還原過程中容易導致金屬組分燒結(jié)等問題。因此出現(xiàn)了多種新的負載型金屬催化劑制備方法，其中的等離子體輔助制備方法，簡單易行，近年來受到了越來越多的關(guān)注。

低溫等離子體作為一種有效的技術(shù)手段，與催化劑制備領(lǐng)域的聯(lián)系越來越密切。等離子體技術(shù)在催化劑制備領(lǐng)域的應(yīng)用主要涉及三個方面：(1)直接合成超細顆粒催化劑；(2)利用等離子體噴涂技術(shù)制備負載型催化劑；(3)等離子體輔助制備催化劑。研究報道較多的是等離子體輔助制備催化劑技術(shù)，所報道的方法有以下幾種：

①常規(guī)制備方法之前或之后的等離子體輔助處理。Cheng等人(D.G.Cheng，X.L.Zhu，Y.H.Ben，F(xiàn).He，L.Cui，C.J.Liu.Catal.Today?115(2006)205-210)報道了用輝光等離子體在氬氣氣氛下處理干燥后的樣品，之后按照常規(guī)方法焙燒、高溫還原制得Ni/Al₂O₃催化劑，認為等離子體處理可改善催化劑載體和活性組分相互作用。Li等人(Z.Li，S.Tian，H.Wang，H.Tian.Journal?of?Molecular?Catalysis?A：Chemical?211(2004)149-153)報道了采用電暈放電以氬氣為放電氣體處理常規(guī)方法制備的Ni/Al₂O₃催化劑，經(jīng)過處理后的催化劑在活性組分的分散度、抗積碳能力、活性和穩(wěn)定性方面均有所提高。

②等離子體還原焙燒后樣品

Kima等人(S.S.Kima，H.Lee，B.K.Na，H.K.Song.Catalysis?Today?89(2004)193-200)報道的用等離子體處理替代常規(guī)催化劑制備方法中的程序升溫還原過程，制得到了還原態(tài)的Pt/γ-Al₂O₃和Co/γ-AlxO₃催化劑。

③直接還原

Liu等人(G.Liu，Y.Li，W.Chu，X.Shi，X.Dai，Y.Yin.Catalysis?Communications?9(2008)1087-1091)報道用常壓高頻冷等離子體射流直接還原干燥的催化劑前驅(qū)物制得Ni/SiO₂催化劑，這種方法能直接把載體上面負載的Ni(NO₃)₂還原成金屬態(tài)的Ni，處理過程簡單有效，但是高頻冷等離子體射流放電過程中溫度較高。

劉昌俊等人在專利(專利公開號：CN1647858A)和一系列論文(Z.Wang，Y.Zhao，L.Cui，H.Du，P.Yao，C.Liu.Green?Chem.，2007，9，554-559、Y.Zhao，Y.Pan，Y.Xie，C.Liu.Catalysis?Communications?9(2008)1558-1562等)中報道的一種利用輝光等離子體以氬氣為放電氣體處理干燥的催化劑前驅(qū)物，可以直接把貴金屬離子還原成單質(zhì)金屬。該方法不用氫氣等還原性氣體作為放電氣體，但不能還原Ni²⁺/Ni等對金屬標準電極電勢小于0的金屬離子。

與常規(guī)方法制備的催化劑相比，等離子體處理方法制備的催化劑的活性組分的尺寸更小，分散度更好，制備過程中不會發(fā)生燒結(jié)和團聚，表現(xiàn)出更好的選擇性和穩(wěn)定性。與現(xiàn)有的等離子體處理方法相比，本發(fā)明利用等離子體處理同時制備催化劑的載體和活性組分，制備過程更為簡單，并且催化劑活性組分的分散度更佳。特別是對于需要負載在比表面積較小、空隙不發(fā)達的載體上的催化劑而言，用現(xiàn)有等離子體處理方法很難把負載的金屬離子還原成單質(zhì)金屬，但本發(fā)明提供的方法可以在還原金屬活性組分的同時，制得比表面積比較大的載體，可以很好地改善催化劑的孔隙結(jié)構(gòu)，提高催化活性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種利用低溫等離子體制備負載型金屬催化劑的方法，運用此方法，催化劑的載體和活性組分可以通過等離子體處理過程一步同時制得，過程簡單，所需時間短，避免了高溫過程，活性組分分布更均勻。