[發明專利]一種基于四氧化三鈷陣列的負載型貴金屬催化劑的制備和用途

有效

• 申請號: 201610751382.0
• 申請日: 2016-08-29
• 公開（公告）號: CN106391045B
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 張國亮;徐澤海;張宇藩;薛震
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89;B01D53/86;B01D53/62
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;王兵

本發明涉及一種基于四氧化三鈷陣列的負載型貴金屬催化劑的制備方法：將碳纖維用鹽酸水溶液浸泡0.5h，加入表面活性劑，攪拌1～2h，將反應混合物置于烘箱中在80℃下處理8～12h后得到改性的碳纖維；將鈷鹽、氟化銨和尿素溶于去離子水，加入所述的改性碳纖維置于反應釜中，在80～200℃下反應9～15h，得到納米四氧化三鈷陣列；取中藥側柏將其分散于水中，制得生物質溶液，加入貴金屬前驅體溶液成混合溶液，在25℃下攪拌1～3h,向混合溶液中加入上述納米四氧化三鈷陣列繼續攪拌0.5～1h，再經后處理即得目標產物。本發明所制備的催化劑具有優異的催化性能，其結構完整性保留很好，在長時間使用過程中依然保持高的活性，沒有衰減。

技術領域

本發明涉及一種基于四氧化三鈷陣列的負載型貴金屬催化劑的制備方法，該催化劑可應用于汽車尾氣的凈化。

背景技術

貴金屬獨特的催化活性、選擇性和穩定性，使之在催化劑行業備受關注，尤其是隨著世界汽車工業的迅猛發展，車用催化劑耗用的貴金屬量更是逐年上升。在車用催化劑開發的初始階段，曾對貴金屬以外的5000種元素、化合物進行篩選，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，價格昂貴，人們在開發具有更高性能催化劑的同時，也將如何降低催化劑的制造成本作為一項重要課題，為此非貴金屬催化劑一度成為人們的研究熱點,如以鈣鈦礦結構的復合氧化物為代表的賤金屬催化劑及負載金屬氧化物催化劑。大量的研究表明，非貴金屬催化劑無論在起燃特性、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，因此貴金屬催化劑在汽車尾氣凈化中仍占主導地位。所以，制備擁有高活性和穩定性的負載型貴金屬催化劑受到越來越多的關注。

發明內容

本發明采用的技術方案如下：

一種基于四氧化三鈷陣列的負載型貴金屬催化劑的制備方法，所述方法按如下步驟進行：

(1)將碳纖維用0.5mol/L的鹽酸水溶液浸泡0.5h，然后加入表面活性劑，攪拌1～2h，將反應混合物置于烘箱中在80℃下處理8～12h得到改性的碳纖維；所述碳纖維的加入量以所述鹽酸水溶液體積計為0.05～0.5g/L；所述表面活性劑的加入量以所述鹽酸水溶液體積計為0.1～0.5g/L；

(2)將鈷鹽、氟化銨和尿素溶于去離子水中，加入步驟(1)所得碳纖維置于反應釜中，在80～200℃下反應9～15h。反應結束后，反應混合物經后處理得到納米四氧化三鈷陣列；所述鈷鹽、氟化銨、尿素及改性的碳纖維的質量比為1：0.5～0.8：1～3：0.05～0.5；所述去離子水的加入量以鈷鹽的質量計為40～45mL/g；

(3)取中藥側柏，將其分散于水中，制得以側柏生藥量計濃度為5～10g/L生物質溶液，將貴金屬前驅體溶液加入到生物質溶液中，在25℃下攪拌1～3h后,向混合溶液中加入步驟(2)所得納米四氧化三鈷陣列繼續攪拌0.5～1h，得到負載貴金屬的納米陣列，將其進行后處理即得目標產物；所述貴金屬前驅體溶液與生物質溶液的加入比例為1：100～150，所述貴金屬前驅體溶液中的前軀體為硝酸鈀、氯金酸、硝酸銀、氯鉑酸或硝酸銠；所述貴金屬前驅體的濃度為0.01mol/L～0.05mol/L。

進一步，所述步驟(1)中碳纖維的規格為：長100～150μm，直徑6～10μm。

再進一步，所述步驟(1)中表面活性劑為帕洛沙姆或者聚乙烯吡咯烷酮。

進一步，所述步驟(2)中鈷鹽為硝酸鈷、氯化鈷、乙酸鈷或乙酰丙酮鈷。

進一步，優選所述步驟(3)中生物質溶液的濃度為8～10g/L。

進一步，優選所述步驟(3)中貴金屬前驅體溶液中的前驅體為硝酸鈀、氯金酸。

再進一步，優選所述步驟(3)中所述貴金屬前驅體的濃度為0.03～0.05mol/L。