[發明專利]一種鈀/碳納米管催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201410758976.5
• 申請日: 2014-12-11
• 公開（公告）號: CN105727942B
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 李燦;王集杰;盧勝梅;李軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: B01J23/44
• 分類號: B01J23/44;C07C31/04;C07C29/157
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

1.一種鈀/碳納米管催化劑在二氧化碳加氫合成甲醇反應中的應用，其特征在于：

所述催化劑以碳納米管為載體，將鈀納米粒子選擇性主要沉積于碳納米管管腔內部或主要沉積于碳納米管管腔外部，外部指的是碳納米管的管壁外表面；

主要沉積于碳納米管管腔內部是指沉積于碳納米管管腔內部的質量大于沉積于碳納米管管腔外部的質量，記為x％Pd/CNTs-in，內部鈀粒子粒徑為1～3nm；

主要沉積于碳納米管管腔外部是指沉積于碳納米管管腔外部的質量大于沉積于碳納米管管腔內部的質量，記為x％Pd/CNTs-out，外部鈀粒子粒徑為2～5nm；

其中CNTs為多壁碳納米管，x表示催化劑中鈀的負載量，催化劑中鈀的負載量為1～10wt％。

2.如權利要求1所述的應用，其特征在于：碳納米管為多壁碳納米管，外徑為8～60nm，內徑為3～50nm，碳納米管長度為0.5～50μm，含碳量>95％。

3.如權利要求2所述的應用，其特征在于：所述含碳量為>99％。

4.如權利要求2所述的應用，其特征在于：碳納米管外徑為10～50nm，內徑為5～30nm，碳納米管長度為5～40μm。

5.如權利要求2所述的應用，其特征在于：碳納米管外徑為10～20nm，內徑為5～10nm，碳納米管長度為10～30μm。

6.如權利要求1或2所述的應用，其特征在于：

主要沉積于碳納米管管腔內部是指沉積于碳納米管管腔內部的鈀納米粒子占沉積于碳納米管上總量的60％-80％；

主要沉積于碳納米管管腔外部是指沉積于碳納米管管腔外部的鈀納米粒子占沉積于碳納米管上總量的60％-90％。

7.如權利要求1所述的應用，其特征在于：所述x％Pd/CNTs-in催化劑的制備方法如下：

a)將碳納米管置于硝酸溶液中，于110～160℃下攪拌回流，冷卻后用去離子水洗滌至上層液為中性，過濾，干燥，得到開口的功能化的碳納米管；

b)取步驟a)所得的碳納米管浸于鈀鹽溶液中，超聲處理，得到混合物，其中，鈀鹽溶液為鈀鹽溶解在一定計量的溶劑中；

c)攪拌步驟b)所得的混合物，使混合物中溶劑揮發完全，得到Pd/CNTs-in催化劑的氧化態前驅體；

d)將步驟c)所得的氧化態前驅體干燥，用高純氫在200～300℃下還原2～4h，得到x％Pd/CNTs-in催化劑。

8.如權利要求1所述的應用，其特征在于：

所述x％Pd/CNTs-out催化劑的制備方法如下：

a)將碳納米管置于硝酸溶液中，于110～160℃下攪拌回流，冷卻后用去離子水洗滌至上層液為中性，過濾，干燥，得到開口的功能化的碳納米管；

b)取步驟a)所得的碳納米管浸于二甲苯中，超聲處理；

c)配制0.5～1mol/L的碳酸銨/氨水溶液，將鈀鹽溶于碳酸銨/氨水溶液中，加入步驟b)所得的碳納米管和二甲苯混合物中，攪拌均勻；

d)將步驟c)所得的混合物干燥，然后用高純氫在200～300℃下還原2～4h，得到x％Pd/CNTs-out催化劑。

9.如權利要求7所述催化劑的應用，其特征在于：

步驟b)中，鈀鹽溶液濃度為0.02～0.2mol/L，所用的溶劑為丙酮、乙醇或水中的一種或兩種混合；

步驟c)中，攪拌時的溫度為20～30℃；

步驟d)中，干燥溫度為60～80℃，干燥時間為12～24h。

10.如權利要求7所述催化劑的應用，其特征在于：

步驟b)中，鈀鹽溶液濃度為0.1～0.15mol/L，所用的溶劑為丙酮。