[發明專利]一種以介孔二氧化鈦為載體的單原子催化劑制備方法

在審

• 申請號: 201710845056.0
• 申請日: 2017-09-19
• 公開（公告）號: CN107570149A
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發明（設計）人: 宋紅兵;劉宗;蓋恒軍;肖盟;呂志果
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: B01J23/44
• 分類號: B01J23/44;B01J37/08;B01J37/16;B01J37/34;C07C5/03;C07C9/00
• 代理公司: 北京匯捷知識產權代理事務所(普通合伙)11531
• 代理人: 李宏偉

1.一種以介孔二氧化鈦為載體的單原子催化劑制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

(1)將一定量的P123軟模板劑溶于乙醇中，室溫下攪拌15～60分鐘使其完全溶解，以保證模板劑在乙醇中均勻分布；

(2)待P123完全溶解后，向溶液中滴加一定量的濃硫酸和濃鹽酸，并充分攪拌使其混合均勻；

(3)向上述其溶液中滴加一定量的鈦酸異丙酯，并在室溫下攪拌4～8小時；

(4)向上述溶液中加入一定量的氯鈀酸溶液，先超聲分散30分鐘，然后在室溫下攪拌8小時；

(5)將上述溶液轉至培養皿中，放置通風廚中靜置直到溶劑揮發完畢，然后將其放入干燥箱中在100℃下干燥12～24小時；

(6)將第四步所得的固體轉至干鍋中，并在程序升溫的馬弗爐中以10℃/min的升溫速率從室溫升至350℃并在該溫度下保持1～2小時，然后再以10℃/min的升溫速率升溫至450℃并在該溫度下保持4～8小時；

(7)冷卻至室溫后，將其放入管式爐中以10℃/min的升溫速率從室溫升至350℃通H2/N2混合氣進行還原，最后就可得到鈀單原子的催化劑。

2.根據權利要求1所述的單原子催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟(1)中的軟模板劑為聚環氧乙烷-聚環氧丙烷-聚環氧乙烷三嵌段共聚物,其分子式為：PEOx-PPO y-PEOz，P123、F127、F108中的一種或幾種，模板劑的用量為0.5～4.0g。

3.根據權利要求1所述的單原子催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟(1)中的溶劑為水、醇類、丙酮、乙腈中的一種或幾種，溶劑的用量為模板劑用量的10～50倍。

4.根據權利要求1所述的單原子催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟(2)中的酸為濃硫酸、濃鹽酸、濃硝酸、濃磷酸中的一種或幾種，酸的用量為模板劑用量的1～5倍。

5.根據權利要求1所述的單原子催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟(3)中的鈦前驅體為鈦酸四正丙酯、鈦酸異丙酯、鈦酸四丁酯中的一種或幾種，鈦前驅體的用量為2～6g。

6.根據權利要求1所述的單原子催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟(4)中的貴金屬前驅體為氯鈀酸、氯鉑酸、氯金酸、氯化釕、氯銥酸中的一種或幾種，其濃度為0.001～0.5mol/L，超聲分散的時間為1～60分鐘，室溫攪拌的時間為4～12小時。

7.根據權利要求1所述的單原子催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟(5)中溶劑的揮發速率控制在1～3天內揮發完畢，溫度控制在20～50℃。

8.根據權利要求1所述的單原子催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟(6)中馬弗爐中通入空氣或氧氣，程序升溫速率控制在1～20℃/min范圍內，第一階段的溫度為室溫，第二階段的溫度為250～350℃，第二階段保留時間為0.5～2小時，第三階段的溫度為400～800℃，第三階段的時間保持4～10小時。

9.根據權利要求1所述的單原子催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟(6)中管式爐中的程序升溫速率控制在1～20℃/min范圍內，終止溫度控制在250～400℃，時間保持0.5～2小時，H2/N2混合氣的濃度為2～60％，還原時間為0.5～3小時。

10.根據權利要求1-9任一項所述的制備方法制得的單原子催化劑。所述的單原子催化劑，其特征在于：所述催化劑顆粒片狀、顆粒狀或六棱柱，所形成的介孔平均直徑在5～15nm。