[發明專利]一種Pd-Cu修飾二氧化鈦納米帶的制備方法

無效

• 申請號: 201310166655.1
• 申請日: 2013-05-08
• 公開（公告）號: CN103263932A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 汪元元;王發根;尹桂林;李文英;何丹農
• 申請（專利權）人: 上海納米技術及應用國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89;B01J35/02
• 代理公司: 上海東方易知識產權事務所 31121
• 代理人: 唐莉莎

技術領域

本發明涉及一種二氧化鈦納米帶的制備方法，特別是涉及一種用于CO常溫催化氧化的Pd-Cu修飾二氧化鈦納米帶的制備方法，本發明屬于材料化學和催化技術領域。

背景技術

在環境保護、燃料電池、傳感器等許多領域都需要實現對一氧化碳的常溫催化氧化。氯化鈀以及氯化鈀-氯化銅體系是性能優異的一氧化碳催化材料，但考慮到鈀價格昂貴，通常將催化劑活性成分負載到微米或納米的氧化鋁、氧化鈦、活性炭等載體上提高利用效率。負載后的顆粒狀氧化鋁和氧化鈦振實后可利用孔隙率不高，相同體積需要的活性成分較多；活性炭具有多孔結構，負載后有較高催化效率，但缺點是機械強度較差。

二氧化鈦納米帶結構具有較高的比表面積，將Pd-Cu催化劑修飾在二氧化鈦納米帶上可有效提高貴金屬分散度，降低成本，獲得更高的催化效率及更長的活性穩定時間，同時有較高機械強度。目前Pd-Cu修飾TiO₂納米帶的制備及CO常溫催化氧化特性還未有報道。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種Pd-Cu修飾二氧化鈦納米帶的制備方法，可用于常溫下催化CO使之轉變為CO₂。

一種Pd-Cu修飾二氧化鈦納米帶的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：?

（1）將強堿和納米二氧化鈦或含鈦的有機前軀體加入去離子水中，攪拌均勻再將混合液移入帶有聚四氟乙烯的水熱反應釜中，擰緊密封，放入150～180℃恒溫烘箱中靜置反應6～12小時；

（2）反應產物用去離子水反復清洗直至pH值7～8；再用0.1～0.5?mol/L的鹽酸清洗3～5次；

（3）將步驟（2）產物離心分離，沉淀物放入50～70℃的烘箱中烘干；

（4）烘干后粉體放在450～700℃的馬弗爐中煅燒3～8小時；得到二氧化鈦納米帶；

（5）將二氧化鈦納米帶超聲分散到含有氯化銅和氯化鈀的水溶液中，并持續攪拌直至溶劑自然蒸干；

（6）將蒸干后的殘留物放入250～350℃馬弗爐中煅燒4～6小時，得到負載有Pd-Cu的二氧化鈦納米帶。

所述的強堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種或其組合，在最后混合溶液中的濃度為6～12?mol/L；鈦的有機前軀為鈦酸正丁酯，或異丙醇鈦，在最后混合溶液中鈦元素的濃度為0.05～0.1?mol/L。

所述的水溶液中氯化鈀濃度為1～5?gL^-1、氯化銅質量為氯化鈀質量1～4倍，分散在水溶液中二氧化鈦納米帶載體質量為氯化鈀和氯化銅總質量4～8倍。

本發明合成工藝簡單，制備的催化材料常溫條件下對一氧化碳的氧化有很高的催化效率，活性穩定較長，機械強度較高，可廣泛用于環境保護、燃料電池、傳感器等領域。

一氧化碳常溫催化氧化反應在常壓固定床微型反應器?(內徑為8毫米)?中進行性能評價。所用原料氣組成為：CO：5-50ppm，其余為空氣，空速為24000mL/(gh)。原料氣體直接經過催化劑床層。使用福利7970III型氣相色譜儀分析產物組成，碳分子篩柱子分離，Ni催化轉化爐，氫火焰檢測器在線分析反應尾氣中一氧化碳的含量。儀器的最低檢測限為1ppm。

具體實施方式

實施例1：

首先將0.8?mol氫氧化鈉和6?mmol納米二氧化鈦加入80?mL去離子水中，攪拌均勻再將混合液移入帶有聚四氟乙烯的水熱反應釜中，擰緊密封，放入180?℃恒溫烘箱中靜置反應10小時；然后反應產物用去離子水反復清洗直至pH值為8；再用0.2?mol/L的鹽酸清洗4次；放入60℃的烘箱中烘干，放在600℃的馬弗爐中煅燒5小時得到TiO₂納米帶。將0.1g?氯化鈀和0.1g?氯化銅（氯化鈀和氯化銅質量比為1:1）溶于50mL去離子水中，加入1?g?TiO₂納米帶攪拌分散，并在室溫下持續攪拌自然蒸干；將蒸干后的殘留物放入300℃馬弗爐中煅燒5小時，得到負載Pd-Cu的TiO₂納米帶。

一氧化碳常溫催化氧化反應在常壓固定床微型反應器?(內徑為8毫米)?中進行性能評價。所用原料氣組成為：CO：5-50ppm，其余為空氣，空速為24000mL/(gh)。原料氣體直接經過催化劑床層。使用福利7970III型氣相色譜儀分析產物組成，碳分子篩柱子分離，Ni催化轉化爐，氫火焰檢測器在線分析反應尾氣中一氧化碳的含量。儀器的最低檢測限為1ppm。