[發明專利]一種高溫抗燒結金催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201811355103.4
• 申請日: 2018-11-14
• 公開（公告）號: CN111185161B
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 黃家輝;張云來;張軍營;洪峰
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: B01J23/52
• 分類號: B01J23/52;B01D53/86;B01D53/62
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 毛薇;李馨

本發明提供了一種“一鍋法”制備高穩定、高活性的負載型納米金催化劑的方法。其催化劑為“惰性氧化物”修飾的“活性氧化物”載體負載的金催化劑。該方法通過沉積沉淀法(DP)將金和惰性氧化物的前軀體，同時均勻的沉積到活性氧化物載體表面，然后通過簡單焙燒的方式，使得金和惰性氧化物前軀體水解生成的氫氧化物脫水形成穩定的金顆粒以及惰性氧化物顆粒，最終形成了具有超高活性的抗燒結納米金催化劑。此類催化劑在800度的苛刻條件下焙燒后，可以將金顆粒穩定在6nm左右。同時，此類催化劑在CO氧化等反應中表現出來非常高的催化反應活性，可以在極低的溫度下將CO完全轉化。

技術領域

本發明涉及一種高溫穩定的高活性納米金催化劑的制備方法和應用，屬于納米材料技術領域。

背景技術

由于金納米催化劑在很多反應中具有獨特的催化活性。如:選擇性氧化、選擇性加氫、葡萄糖氧化、丙烯環氧化、水煤氣變換反應、揮發性有機物(VOCs)的催化燃燒以及低溫一氧化碳氧化反應等。因此金納米催化劑在催化領域備受關注。

但由于金納米粒子較低的塔曼溫度使得金納米催化劑在高溫反應下燒結、失活等問題，嚴重阻礙金納米催化劑的應用。目前有很多方法抑制金納米粒子的團聚，例如李文翠等人將Au負載于的特殊多孔薄膜氧化鋁上制備的高活性催化劑(Acs Nano,2013,7(6):4902-10)。張濤等人將Au負載于TiO₂與HAP混合的載體上利用金屬與載體的強相互作用制備高穩定催化劑(Angewandte Chemie International Edition,2016,128(36):10764-10769)。陳等人利用核殼結構穩定金納米粒子(Catalysis Letters,2014,144(11):1939-1945)。雖然目前已經有很多合成抗燒結催化劑的方法。但目前仍然存在兩個主要問題：一是金納米催化劑的耐高溫能力依然偏低。二是封裝催化劑造成活性位點數降低，催化劑失活。

因此，制備高穩定、高活性的金納米催化劑仍然是一種挑戰。

發明內容

本發明針對以上問題，提出一種簡單高效的合成高穩定并且具有高活性的金納米催化劑的方法。并且此方法也可普遍應用在合成高穩定高活性的其它貴金屬催化劑，例如Pt、Pd、Ru、Ir、Rh等。

本發明的目的在于提供一種具有超高抗燒結性能，高反應穩定性以及高活性的納米貴金屬催化劑的制備方法。具體的技術方案如下：

本發明一方面提供一種金催化劑的制備方法，所述方法包括如下步驟：

(1)將金的前驅體和氧化物載體按比例溶解得到混合溶液1；

(2)在40-80℃的溫度下，向混合溶液1中加入沉淀劑，調節溶液的pH為6-10得到混合溶液2；

(3)向混合溶液2中加入惰性金屬前驅體，反應1-5h得到混合溶液3；

(4)混合溶液3洗滌、真空干燥，在300-800℃煅燒得到所述金催化劑；

所述惰性金屬前驅體為惰性金屬的液態化合物，優選所述惰性金屬的氧化物形態不能被還原，一般指該惰性金屬元素只有金屬態和一種正價態；所述氧化物載體為氧化鈦、氧化鐵、氧化鋯，優選氧化鈦(P25)。

基于以上技術方案，優選的，所述金的前驅體為HAuCl₄、KAuCl₄、NaAuCl₄、NH₄AuCl₄。

基于以上技術方案，優選的，所述惰性金屬為Si、Al、Zn、Sn、Pb。

基于以上技術方案，優選的，所述惰性金屬為Si，惰性金屬前驅體為正硅酸乙酯。

基于以上技術方案，優選的，所述步驟(2)的溫度為70℃，pH為8。