[發明專利]一種貴金屬氧化物催化劑及其制備和應用

有效

• 申請號: 201410081505.5
• 申請日: 2014-03-05
• 公開（公告）號: CN104888767B
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發明（設計）人: 黃延強;林清泉;李林;王愛琴;張濤
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: B01J23/46
• 分類號: B01J23/46;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本發明涉及一種高活性的貴金屬氧化物催化劑的制備及其應用。該催化劑的活性組分為貴金屬Ru、Ir、Rh的氧化物，載體為TiO₂或經TiO₂改性的SiO₂、Al₂O₃、SnO₂等廉價氧化物。本發明通過調變TiO₂的不同晶型組成，提高活性貴金屬氧化物與TiO₂間的強相互作用，顯著提高了貴金屬氧化物的分散度，進而獲得了在TiO₂或經TiO₂改性的廉價氧化物為載體上高分散的貴金屬氧化物催化劑。本發明具有操作簡單易行、便于工業生產、重復性極好等優點，所制備的貴金屬氧化物顆粒的粒徑較小、尺寸均一。本發明催化劑在N₂O分解反應中具有較低的起始反應溫度，反應的穩定性高，具有很好的應用前景。

技術領域

本發明屬于催化劑制備技術領域，具體涉及一種以TiO₂或經TiO₂改性的廉價氧化物負載的納米貴金屬氧化物催化劑的制備方法，貴金屬氧化物（氧化釕、氧化銥、氧化銠）為活性組分，并將其應用于氧化亞氮分解反應。

背景技術

氧化亞氮(N₂O)是一種主要的溫室氣體，對于人類賴以生存的環境造成了很大的破壞，因而尋求有效消除大氣中的N₂O引起了科學家的極大關注；而且，N₂O可以作為一種新型的綠色推進劑，以其優越的性能，引起了航天領域的科學家們的極大興趣。因此，在過去的幾十年中，科學家做了大量的研究工作，直到現在，研發分解N₂O的高效催化劑仍然在環境保護和推進劑方面具有重要的意義。

貴金屬（Ru、Rh、Ir）被公認為對N-O鍵解離的有效催化劑，因而成為寄予厚望的N₂O分解催化劑。然而，此類貴金屬，尤其是Ru、Ir在氧化性氣氛中容易氧化生成氧化物，繼而發生聚集長大，而N₂O分解反應中又不可避免的有O₂產生，這極大限制了單質貴金屬催化劑在N₂O分解的催化應用。已有大量文獻報道，采用耐熱材料、分子篩等穩定的晶體結構如鈣鈦礦、六鋁酸鹽、MCM-41等，但由于采用這些方法，使得大多數的作為活性物種的貴金屬被包埋在這些材料中，極大降低了貴金屬的利用效率，所得催化劑活性一般在高于400℃才能具有較好的催化活性。

此外，在N₂O分解反應中，反應的活性中心是金屬態貴金屬還是其氧化物，尚有爭議。近來有研究表明，二氧化鈦（TiO₂）擔載的釕催化劑在HCl氧化制Cl₂的反應中具有較好的反應活性，作者歸因于氧化釕能夠均勻分散在TiO₂的表面，且TiO₂和氧化釕之間具有一定的相互作用。雖然本研究組報道過經H₂高溫還原制得的Ir/TiO₂/Al₂O₃催化劑（CN201010522923.5），其活性組分為金屬態Ir并且催化劑在溫度低于250℃時沒有任何活性。到目前為止，貴金屬氧化物（氧化釕、氧化銥、氧化銠）作為活性組分，負載到以TiO₂或經TiO₂改性的廉價氧化物復合載體上應用于N₂O分解反應，尚未見報道。

發明內容

本發明所解決的技術問題是，提供一種低溫即具有活性、性能穩定的、以TiO₂或經TiO₂改性的廉價氧化物負載的納米貴金屬氧化物（氧化釕、氧化銥、氧化銠）催化劑的制備方法。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案如下：