[發明專利]一種多壁碳納米管基貴金屬催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201711029571.8
• 申請日: 2017-10-23
• 公開（公告）號: CN107537571B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 唐林;張澤武;立濟偉;馬雨航;彭昊
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: B01J31/16
• 分類號: B01J31/16
• 代理公司: 南京行高知識產權代理有限公司 32404
• 代理人: 王菊花

本發明涉及一種多壁碳納米管基貴金屬催化劑及其制備方法，所述材料的化學組成CNT/Y/MOFs，其中Y為貴金屬納米顆粒，選自金、銀、鉑和鈀中的一種；MOFs為Co?MOF?74。本發明還提供了所述多壁碳納米管基貴金屬催化劑的制備方法，所得的多壁碳納米管基貴金屬催化復合材料具有良好的熱穩定性，同時催化劑中的金屬有機骨架外殼內的孔道可促進反應物與貴金屬納米顆粒的充分接觸，從而有利于提高催化反應的催化效率。該納米復合材料在諸如汽車尾氣處理、甲烷重整反應、污染物降解和光解水制氫等化學反應中有優異的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種多壁碳納米管基貴金屬催化材料，屬于納米催化復合材料領域。

技術背景

近年來，隨著納米科學與技術的發展，納米材料在催化領域中的應用受到了人們的廣泛關注。納米催化材料具有的高活性和高選擇性等特點，使其顯示出許多傳統催化材料無法比擬的優異性質。

專利CN201510925106.7公開了一種負載型納米貴金屬催化劑，包括載體和負載于所述載體上的納米貴金屬顆粒，所述催化劑的制備方法采用還原法制備出納米貴金屬膠體粒子，然后通過膠體沉積法，將納米貴金屬粒子負載至不同載體上，制備出粒徑尺寸及尺寸分布相同的負載型納米貴金屬催化劑。專利CN201510548409.1公開了一種多孔碳負載貴金屬催化劑及其制備方法，所述催化劑由多孔籠狀碳材料及分布在多孔籠狀碳材料內部的貴金屬納米顆粒組成，其制備方法為向貴金屬納米分散液中加入分散劑溶液得到表面修飾的貴金屬納米顆粒并與無水乙醇、去離子水混合，超聲分散均勻，加入氨水、正硅酸乙酯，最后與PS微球、碳基底材料、稀硫酸溶液混合，超聲分散均勻后高溫反應，并充分碳化、熱處理，自然冷卻后放入HF溶液中處理除去二氧化硅，最后洗滌、烘干得到多孔碳負載貴金屬催化劑。

現有的納米貴金屬催化劑多為簡單的負載型催化劑，貴金屬納米顆粒在使用過程中極易發生顆粒的團聚，從而降低了催化劑的催化反應性能。

發明內容

技術問題：為了解決傳統貴金屬催化劑易發生團聚的難題，本發明提供一種多壁碳納米管基貴金屬催化材料的制備方法。該納米催化材料具有較強的催化活性、較高的熱穩定性和優異的催化反應選擇性。

技術方案：本發明提供一種多壁碳納米管基貴金屬催化材料。該催化材料的化學組成 CNT/Y/MOFs，其中Y為貴金屬納米顆粒，選自金、銀、鉑和鈀中的一種；MOFs為金屬有機骨架，選用Co-MOF-74。

所述納米催化材料的具體制備方法為：

S0 室溫下，按多壁碳納米管與去離子水質量比0.008∶1～0.08∶1，將多壁碳納米管加入到去離子水中，超聲分散0.5～2h，按尿素與多壁碳納米管質量比2∶1～3∶1，加入尿素，再按貴金屬源水溶液與多壁碳納米管的質量比5∶1～15∶1，加入質量分數為1.6％～5％的貴金屬源水溶液，攪拌反應0.5～2h，離心分離，沉淀用200～500倍多壁碳納米管質量的去離子水洗滌，60～90℃真空干燥6～10h，得多壁碳納米管-貴金屬復合物。

S1 室溫下，按乙醇與去離子水的體積比0.5∶1～2∶1，配置乙醇水混合液，按增溶劑與乙醇水混合液的體積比0.1∶1～2∶1，加入增溶劑，攪拌0.5～2h，得混合液 A，按多壁碳納米管-貴金屬復合物與混合液A的質量比0.001∶1～0.01∶1，向混合液 A加入S0中制備的多壁碳納米管-貴金屬復合物，超聲分散0.5～2h，按有機配體與加入的多壁碳納米管-貴金屬復合物的質量比0.5∶1～2∶1，加入有機配體，再按金屬化合物與加入的多壁碳納米管-貴金屬復合物的質量比1∶1～5∶1，加入金屬化合物，攪拌8～15h，轉移至反應釜中，80～160℃下反應12～36h，冷卻至室溫，離心分離，沉淀依次用200～500倍多壁碳納米管-貴金屬復合物質量的乙醇和去離子水洗滌，60～ 90℃真空干燥8～12h，得多壁碳納米管基貴金屬催化劑。