[發明專利]負載型鉑催化劑的鉑顆粒穩定化處理方法

有效

• 申請號: 201410186209.1
• 申請日: 2014-05-05
• 公開（公告）號: CN103949243A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 林旭鋒;席燕燕;嚴魏寧;許路遙;火玉龍
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: B01J23/42
• 分類號: B01J23/42;B01J37/00;B01J37/08;B01J37/20
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 張瑾

技術領域

本發明屬于工業催化劑領域，具體地，涉及一種負載型鉑催化劑的鉑顆粒穩定化處理方法；以負載型鉑催化劑為原料，將載體上的鉑顆粒進行穩定化處理，使之轉化成為具有強的抗高溫燒結能力的負載型鉑催化劑。

背景技術

金屬鉑(Pt)基催化劑在多相催化領域，尤其是石油化工工業催化過程中具有非常重要的地位，常用于加氫、脫氫、氧化、電催化等具有較大工業規模的生產過程和實驗室研究。由于鉑價格昂貴，因此通常將鉑催化劑制備成多孔性載體負載型催化劑，鉑金屬以納米顆粒的形式分散在載體表面。催化劑上納米鉑顆粒的尺寸越小，則其裸露鉑原子的重量所占比例就越大，催化活性就越高。然而負載型鉑催化劑在工業生產或者實驗研究過程中，其催化性能往往隨著使用時間的延長而逐漸降低，甚至最終基本失活。高溫條件下鉑金屬組分的燒結是失活的一個重要來源，而且這種失活是不可逆的，原因在于由于高溫條件易導致鉑原子在載體表面發生遷移并聚集，使得鉑顆粒的平均尺寸增加，因此裸露鉑原子的數目減少。

如果可以找到一種低成本的提高負載型金屬鉑催化劑抗高溫燒結的方法，那么該方法將對鉑催化劑催化活性的保持時間有明顯益處，從而大大延長工業生產中更換催化劑的周期，有助于降低工藝操作和催化劑材料成本。然而從目前關于鉑催化劑制備的文獻報道和公開專利上看，還未能很好地實現這一點。

專利文獻CN1994560A公開了一種碳化鎢負載鉑催化劑的制備方法；催化劑為介孔結構空心球狀顆粒。通過偏鎢酸銨和鉑金屬鹽的水溶液進行噴霧干燥一步獲得空心球狀物，而后加以焙燒、還原等常規過程。制備工藝簡單，工藝控制簡捷。然而該發明未報到對負載型催化劑的進一步的穩定化處理過程，其抗高溫燒結能力也無法得知。

美國專利US4137373A公開了一種多孔性碳材料負載的鉑催化劑制備方法，其發明人發現該鉑催化劑相對于以前來說鉑的結晶性得到提高，從而有利于其在燃料電池中的應用。該發明沒有報道對負載型催化劑進一步的穩定化處理，因此也無法得知其高溫穩定性。

因此，無論從工業生產還是實驗室的使用實踐上看，目前還缺乏一種低成本的提高負載型金屬鉑催化劑抗高溫燒結的方法。

發明內容

為了克服現技術中所存在的不足，本發明針對負載型鉑催化劑，提供一種將鉑顆粒進行穩定化的處理方法，期待通過執行穩定化處理，負載型鉑催化劑上的鉑顆粒抗高溫燒結能力得到明顯的提高。

為實現上述目的，本發明采用下述方案：

負載型鉑催化劑的鉑顆粒穩定化處理方法，以負載型鉑催化劑為原料，進行穩定化處理，具體包含以下幾個步驟：

步驟1、原料準備；

步驟2、第一次氧-氫焙燒；

步驟3、硫源溶液浸泡；

步驟4、蒸發；

步驟5、硅源溶液浸漬；

步驟6、水解；

步驟7、第二次氧-氫焙燒。

相對于現有技術，本發明的有益效果如下：

(1)、眾多實施例和比較例結果表明，經過本發明所述穩定化處理方法處理的負載型鉑催化劑，在高溫(600～900℃)、不同氣氛、長時間使用時，其表面上的金屬鉑顆粒的抗燒結能力大大提高。而未經處理的負載型鉑催化劑，在相同使用條件下，其表面上的鉑顆粒燒結現象明顯。強的抗高溫燒結能力，將使得由執行本發明方案所得的產品具有良好的催化應用前景。

(2)、與原子層沉積處理方法相比，本發明的技術方案中只需要使用普通設備，而前者則需要昂貴的真空設備和其它操作成本。對于小規模生產來說，前者的設備成本至少在100萬元以上，而本發明的技術方案中的設備成本可以控制在0.8萬元以內。

(3)、本發明的各步驟操作比較簡單，適合于規模化生產和工業化應用。

具體實施方式

負載型鉑催化劑的鉑顆粒穩定化處理方法，以負載型鉑催化劑為原料，進行穩定化處理，具體包含以下幾個步驟：

步驟1、原料準備；具體要求如下：

負載型鉑催化劑，負載型鉑催化劑包含催化劑載體和載體上的活性金屬；催化劑載體為Al₂O₃、SiO₂、MgO、TiO₂、ZrO₂、水滑石或無定形硅酸鋁中的一種或者多種的混合物；活性金屬組分為鉑，負載型鉑催化劑中鉑的負載量為1～15wt％；負載型鉑催化劑為顆粒狀，顆粒大小為10～200目。