[發明專利]一種粘土礦物負載均勻分散金屬離子/原子催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201810139781.0
• 申請日: 2018-02-11
• 公開（公告）號: CN108212155B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 朱潤良;陳情澤;何秋芝;朱建喜;何宏平
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州地球化學研究所
• 主分類號: B01J23/72
• 分類號: B01J23/72;B01J23/745;B01J23/75;B01J23/755
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 李進

本發明提供的一種粘土礦物負載均勻分散金屬離子/原子催化劑及其制備方法，涉及催化劑技術領域。一種粘土礦物負載均勻分散金屬離子/原子催化劑，包括步驟：將粘土礦物和金屬鹽混合，依次進行加熱、洗滌、干燥即可得到產品，優選地，將產品原位還原；或者將粘土礦物和金屬鹽的水溶液混合，依次進行攪拌或浸置、洗滌、干燥、粉碎、加熱即可得到產品，優選地，將產品原位還原。本發明以粘土礦物和金屬鹽為原料，利用粘土礦物硅氧四面體復六方孔固定金屬離子/原子，從而得到一種粘土礦物負載均勻分散金屬離子/原子催化劑，該催化劑穩定性好，催化效率高，催化活性高，可用于多種催化反應。

技術領域

本發明涉及催化劑技術領域，且特別涉及一種粘土礦物負載均勻分散金屬離子/原子催化劑及其制備方法。

背景技術

對于傳統負載型金屬催化劑，其活性中心通常僅限于表面原子，這一方面使得催化劑的活性位點利用率較低，另一方面也造成活性組分(如貴金屬)的浪費。為了提高催化劑的催化效率、降低催化劑使用成本，將催化劑活性組分通過一定工藝盡可能分散在高比表面積載體(氧化鋁、氧化硅和活性炭等)上成為當前研究的一個重要方向。我國中科院大連化物所張濤教授團隊通過浸漬法制備了具有高效催化活性的Pt單原子催化劑，首次提出單原子催化劑的概念(Qiao et al.,Nature Chemistry 3.2011,634-641)。單原子分散實現了催化活性原子的最大限度利用，極大提高催化反應的催化效率；但由于單原子本身的不穩定性，在制備和反應過程中極易團聚、失活。盡管目前一些制備單原子催化劑的方法相繼被報道，但是這些方法常受限于操作繁瑣、產量小、活性組分負載量小等缺點而難以實現工業化制備和應用。

粘土礦物由于具有天然微納米結構、高比表面積和儲量豐富等優點，常用作各種催化劑的載體。大量研究表明，粘土礦物能有效提高活性組分的分散性，防止團聚，增加催化材料的比表面積和活性位點，同時還能防止催化反應過程中催化劑流失，提高催化材料的利用率。但是，目前以粘土礦物作為催化劑載體的研究中，催化活性組分仍是呈顆粒狀分布于載體上，其有效利用率仍然十分有限(Llabre′s i Xamena et al.,J.Phys.Chem.B.2003,7036-7044)；或者以離子形式分散于層間域，其容易脫附、穩定性差(R.Swarnakar et al.,Applied Catalysis A:General.1996,61-71)。

發明內容

本發明的目的在于提供一種粘土礦物負載均勻分散金屬離子/原子催化劑，該催化劑穩定性好，催化效率高，催化活性高，可用于多種催化反應。

本發明的另一目的在于提供一種粘土礦物負載均勻分散金屬離子/原子催化劑的制備方法，該方法簡單、可控性強、環保，原料廉價易得，成本較低，可規模化制備。

本發明解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的：

一種粘土礦物負載均勻分散金屬離子/原子催化劑，以粘土礦物和金屬鹽為原料，粘土礦物具有硅氧四面體復六方孔，至少一部分金屬離子/原子固定在硅氧四面體復六方孔內。

一種粘土礦物負載均勻分散金屬離子催化劑的制備方法，包括：將粘土礦物和金屬鹽混合，將固相混合物進行熱處理。

一種粘土礦物負載均勻分散金屬離子催化劑的制備方法，包括：將粘土礦物和金屬鹽水溶液混合，攪拌或靜置后，離心并干燥，對得到負載金屬離子的粘土礦物進行熱處理。

一種粘土礦物負載均勻分散金屬原子催化劑的制備方法，包括：采用上述粘土礦物負載均勻分散金屬離子催化劑的制備方法制得粘土礦物負載均勻分散金屬離子催化劑，對粘土礦物負載均勻分散金屬離子催化劑進行原位還原，產物即為粘土礦物負載均勻分散金屬原子催化劑。

本發明實施例的一種粘土礦物負載均勻分散金屬離子/原子催化劑及其制備方法的有益效果是：