[發明專利]一種鉑/石墨烯-鈣鈦礦-泡沫鎳催化劑的制備方法

有效

• 申請號: 201710435187.1
• 申請日: 2017-06-10
• 公開（公告）號: CN107029752B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 白林森;梁蓮芝
• 申請（專利權）人: 無錫市恒利弘實業有限公司
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89;B01J35/10;B01J37/04;B01J37/03;B01J37/34;B01J37/18
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本發明公開了一種鉑/石墨烯?鈣鈦礦?泡沫鎳催化劑的制備方法，首先使用hummer法制備氧化石墨水溶液，然后制備棕紅色懸濁液，并依次進行水熱合成?洗滌?過濾制備石墨烯?LaFeO₃?泡沫鎳電極，最后電沉積Pt獲得Pt/石墨烯?LaFeO₃?泡沫鎳催化劑。該催化劑可用于富氫氣體中一氧化碳優先氧化、一氧化碳氧化、乙醇水蒸氣重整制氫反應、合成氣制備低碳醇催化反應中，在催化劑的使用過程前使用還原性氣體在低于150~200^oC的條件下還原處理。

技術領域

本發明涉及一種金屬Pt負載于石墨烯-鈣鈦礦-泡沫鎳載體上的催化劑的制備方法，屬于催化劑領域。

背景技術

LaFeO3是一種典型的具有鈣鈦礦（ABO₃）結構的稀土復合金屬氧化物，該鈣鈦礦型化合物具有能在保持結構的同時，有較多的氧空位和良好的熱穩定性，且B 位離子具有混合價態和異常價態等優點，而在催化領域備受關注，其制備方法主要有自燃燒法、水熱法、溶膠-凝膠法、固相法、共沉淀法、化學氣相沉積法、滴淋-熱解法、微乳液法以及濕化學法等，制備機理和工藝條件均有顯著差異，導致不同方法制備的催化材料表面性能和結構差異很大，但所有的鈣鈦礦均有一個明顯缺陷，即比表面積極低（通常比表面積在3-5m²/g）而限制了鈣鈦礦在催化領域中的使用。

石墨烯作為目前發現的最薄、強度最大導電、導熱性能、光學性能最強的一種新型納米材料（如純石墨烯材料，表面積可以到達2000~4000m²/g）是很有前景的催化劑載體，但當前的技術難以大規模，高品質，低成本的制備石墨烯材料，而嚴重制約了石墨烯在工業中的應用。目前有很多方法被開發出來制備石墨稀復合物。特別是通過還原氧化石墨稀的方法可以實現大批量、低成本的制備石墨稀，而且還能充分利用氧化石墨稀表面豐富的含氧官能團，從而進一步對其功能化以調節氧化石墨稀或還原氧化石墨稀的性能。迄今為止，石墨煉已經成功的與無機納米顆粒、有機晶體、聚合物、金屬有機配合物、生物材料等復合，這些石墨稀復合材料被廣泛應用于鋰離子電池、超級電容器、燃料電池、光催化、生物傳感器等方面。此外，對于石墨烯-鈣鈦礦復合物的制備鮮有報道，主要是由于鈣鈦礦在制備過程中通常均需要300-700℃的焙燒，在高溫之下方可形成，但是石墨烯作為碳材料，通常低于150℃就會燃燒殆盡（純凈的石墨烯，在空氣中的燃燒溫度相對更高）。

此外，一般而言常用貴金屬有鈀、鉑、釕、銀、銠，其中尤以鉑、銠貴金屬應用面最廣。對于過渡元素貴金屬催化劑，其d電子軌道都未填滿，表面易吸附反應物氣體分子，且強度適中，有利于形成“活性化合物”中間態，表現出較高的催化活性，同時還具有耐高溫、抗氧化、耐腐蝕等綜合優良特性，而成為重要的催化劑活性組分，但是貴金屬由于地球儲量少、價格昂貴阻礙了其方法應用，且對于貴金屬/鈣鈦礦催化劑而言，由于鈣鈦礦的比表面積較低，貴金屬通常都會團聚而降低催化活性。此外，對于氣固相催化反應而言，如一氧化碳優先氧化、一氧化碳氧化、乙醇水蒸氣重整制氫反應、合成氣制備低碳醇催化反應而言，催化劑獨特的介孔孔道結構雖然在選擇性分離方面有極大的優勢，但會限制分子快速擴散，不利于目標催化反應的發生，但大孔有利于快速擴散，在傳質傳熱方面進展顯著，因此提出介孔和大孔多級孔復合的復合材料。

發明內容

本發明提出了一種鉑/石墨烯-鈣鈦礦-泡沫鎳催化劑的制備方法，該催化劑中存在石墨烯-石墨烯間的微孔-介孔，石墨烯與鈣鈦礦間的狹縫孔，鈣鈦礦與鈣鈦礦間的大孔，泡沫鎳的大孔，即該催化劑同時擁有微孔-介孔-大孔多級孔結構，且通過電解沉積法，使得Pt納米顆粒均勻的負載載體的表面，其催化活性遠高于同類催化劑，通過水熱法有限的解決了石墨烯和鈣鈦礦的復合問題、鈣鈦礦的表面積低的問題，通過電極制備引入大孔有效的解決了富氫氣體中一氧化碳優先氧化、一氧化碳氧化、乙醇水蒸氣重整制氫反應、合成氣制備低碳醇催化反應等一系列氣-固相的傳質問題，以及使用電沉積法有效的解決了貴金屬在催化劑表面易團聚的問題。

該鉑/石墨烯-鈣鈦礦-泡沫鎳催化劑的制備方法為：