[發(fā)明專利]一種α/γ-Al2O3負(fù)載納米貴金屬顆粒催化劑的制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010597085.8
• 申請(qǐng)日: 2010-12-20
• 公開（公告）號(hào): CN102039127A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳敬超;周曉龍;杜焰;阮進(jìn);于杰;馮晶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J23/63
• 分類號(hào): B01J23/63;B01J23/66;B01J21/04;B01J37/02
• 代理公司: 昆明今威專利代理有限公司 53115
• 代理人: 賽曉剛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及復(fù)合材料科學(xué)領(lǐng)域，特別是涉及反應(yīng)合成技術(shù)制備α/γ-Al₂O₃負(fù)載納米貴金屬顆粒催化劑漿料。

背景技術(shù)

催化技術(shù)作為現(xiàn)代材料工業(yè)的基礎(chǔ)，正日益廣泛和深入地滲透于石油煉制、化學(xué)、高分子材料、醫(yī)藥等工業(yè)以及環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)中，起著舉足輕重的作用。長(zhǎng)期以來(lái)，工業(yè)上使用的傳統(tǒng)催化劑往往存在著活性低、選擇性差等缺點(diǎn)，同時(shí)常需要高溫、高壓等苛刻的反應(yīng)條件，且能耗大，效率低，不少還對(duì)環(huán)境造成污染。

貴金屬催化劑材料具有獨(dú)特的催化活性、選擇性和穩(wěn)定性，使之在催化劑行業(yè)備受關(guān)注。在催化劑開發(fā)的初始階段，曾對(duì)貴金屬以外的5000種元素、化合物進(jìn)行篩選，但是能夠滿足凈化性能和耐久性的材料只有貴金屬。由于貴金屬資源短缺，價(jià)格昂貴，在開發(fā)具有更高性能催化劑的同時(shí)，也將如何降低催化劑的制造成本作為一項(xiàng)重要課題，為此非貴金屬催化劑一度成為人們的研究熱點(diǎn)。如以ABO₃型鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的復(fù)合氧化物為代表的賤金屬催化劑及負(fù)載金屬氧化物催化劑。大量的研究表明，非貴金屬催化劑無(wú)論在起燃特性、空燃比特性，還是抗中毒能力等方面都難以與貴金屬催化劑相媲美。公知的貴金屬催化劑材料制備法主要有：

1)共沉淀法

共沉淀法是同時(shí)將貴金屬源與催化劑載體源(通常為賤金屬氧化物)加入反應(yīng)體系中，在沉淀劑的作用下進(jìn)行共沉淀。然后將沉淀經(jīng)過(guò)老化、洗滌、抽慮、干燥、焙燒和還原制得催化劑。根據(jù)加料方式的不同可分為共沉淀法和分步沉淀法。共沉淀法有兩種：將沉淀劑加入到賤金屬鹽與貴金屬鹽的混合液中稱為順加法，反之為逆加法。分步沉淀法是先將沉淀劑加入賤金屬鹽中，達(dá)到一定的pH值后，加入貴金屬鹽，再加入沉淀劑使其沉淀。一步沉淀法所制得的催化劑比表面積小，且貴金屬離子摻入氧化物體相形成一種無(wú)序分布的無(wú)定形固溶體。

2)溶膠-凝膠法

溶膠-凝膠法是將貴金屬鹽與賤金屬鹽在沉淀劑的作用下水解或醇解，制得水凝膠，然后在一定條件下將水凝膠轉(zhuǎn)化為干凝膠或氣凝膠。在凝膠的處理過(guò)程中，將水凝膠轉(zhuǎn)化為干凝膠是關(guān)鍵。處理方法有普通干燥法和超臨界流體干燥法。普通干燥法所制得的催化劑由于水凝膠在熱處理過(guò)程中縮聚，從而造成塌陷，使得催化劑有比表面積減小，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的缺陷，所得催化劑的活性不高；超臨界流體干燥法由于不破壞凝膠原來(lái)的結(jié)構(gòu)，因而制得的催化劑較普通干燥法所制得的催化劑有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)、高的比表面積，其性能明顯具有優(yōu)越性。缺點(diǎn)是由于超臨界流體干燥一般都在較高壓力下進(jìn)行，所涉及的體系也比較復(fù)雜，對(duì)設(shè)備的要求較高，需要進(jìn)行工業(yè)放大過(guò)程的工藝和相平衡研究才能保證提供工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的優(yōu)化。

3)浸漬法

浸漬法是將貴金屬鹽通過(guò)浸漬負(fù)載在已有的催化劑載體上，然后經(jīng)焙燒、還原等步驟制得催化劑。通常所用的催化劑載體主要有α/γ-Al₂O₃，通常能有效地分散附載在載體上的活性中心，有利于催化劑活性提高。

目前，貴金屬催化劑以PtPdRh三金屬三效催化劑為主，其性能雖然優(yōu)越，單純用上述三種元素做催化劑時(shí)貴金屬用量很大，尤其是貴金屬作為一種體材料，而催化反應(yīng)的主要區(qū)域這在表面，這就造成了較大的浪費(fèi)，不能使昂貴的貴金屬性能充分發(fā)揮。而以氧化物作為載體的貴金屬催化劑材料目前通常的制備方法是通過(guò)各種化學(xué)試劑共沉淀，或以貴金屬試劑制的前驅(qū)體，通過(guò)燒結(jié)使其發(fā)生分解在氧化物的表面。其形成結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，綜合性能較好，但其缺點(diǎn)是貴金屬與氧化物一起既作為催化反應(yīng)的材料，同時(shí)也分布在載體內(nèi)部，這一方面造成一部分貴金屬的浪費(fèi)，而且通常制備的這類型貴金屬含量偏低，且貴金屬在表面的分布狀態(tài)和尺寸會(huì)受到有害氣體的影響，在催化較長(zhǎng)時(shí)間后表面的貴金屬顆粒會(huì)團(tuán)聚長(zhǎng)大，催化性能下降很快。

發(fā)明內(nèi)容