[發明專利]一種高穩定性單原子鉑基催化劑及其制備方法和在揮發性含氧烴低溫凈化中的應用

有效

• 申請號: 201910298903.5
• 申請日: 2019-04-15
• 公開（公告）號: CN109999802B
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 何熾;姜澤宇;建艷飛;于艷科
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B01J23/63
• 分類號: B01J23/63;B01J37/10;B01J37/08;B01D53/86;B01D53/72
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

一種高穩定性單原子鉑基催化劑及其制備方法和在揮發性含氧烴低溫凈化中的應用，向六水合硝酸鈰的水溶液中加入無水乙醇，得到透明澄清溶液；然后加入氫氧化鉀溶液，攪拌均勻，得到微乳液，將微乳液水熱晶化后焙燒，得到粉末，再將粉末焙燒，得到固體，將固體加入到水中，得到混合物，向混合物中加入尿素溶液以及六水合氯鉑酸?乙二醇溶液，反應完全后焙燒，得到高穩定性單原子鉑基催化劑。該方法通過異位強還原法構建CeO₂高暴露晶面簇表面的氧缺陷位點，并利用豐富的缺陷位點捕獲鉑基前驅體。本發明中所制備的催化材料具有原子級分散的鉑活性位點并展現出優異的揮發性含氧烴低溫凈化能力。

技術領域

本發明屬于大氣污染治理技術領域，特別涉及一種高穩定性單原子鉑基催化劑及其制備方法和在揮發性含氧烴低溫凈化中的應用。

背景技術

揮發性有機污染物（Volatile Organic Compounds，VOCs）是指在常壓下沸點低于260°C的有機化合物，或在室溫（25°C）下飽和蒸氣壓超過 133.32Pa，以氣態分子形態排放到空氣中的有機化合物的總稱。VOCs種類繁多，主要包括脂肪烴、含氧烴、芳香烴及其衍生物、含鹵烴、含氮烴、含硫烴等。VOCs具有很高的大氣化學反應活性，是大氣氧化性增強的關鍵因素。近年來，我國VOCs排放總量逐漸增加，其引發的光化學煙霧、城市灰霾等大氣復合污染問題日益嚴重。大量VOCs排放不僅造成大氣質量下降，而且對人體的免疫系統、腎臟和呼吸系統的功能也產生極大的危害，增加人體（腦、胰臟、淋巴、造血和胃部等組織及器官）的致癌風險。繼除塵、脫硫、脫硝和機動車尾氣污染治理后，VOCs污染控制已成為我國大氣污染控制優先方向之一。根據相關要求，我國目前實行重點行業（園區）排放揮發烴類的減量減排，強調開展結合源頭的排放過程的減排措施，并形成高效的控制技術和工藝設備。因此，VOCs高效減排控制對改善我國大氣環境質量具有重要意義。含氧揮發性有機污染物（如甲醛、丙酮、乙酸乙酯等）作為雜原子烴類的代表，可由家具裝潢，涂料，包裝印刷，電子化工等多種途徑排入環境中，對人類的生產生活造成極為嚴重的負面影響。催化氧化技術由于具有高效、節能、環保等優點，是目前凈化低濃度揮發烴類的最有效手段之一。負載型貴金屬催化劑由于其活性好、可再生能力強，在含氧烴類的去除中被廣泛采用。但由于貴金屬價格昂貴且活性中心易團聚易失活等因素限制其進一步工業化應用的前景。因此急需根據揮發性含氧烴類的排放特點和分子特征研發一種具有高活性、高穩定性的單原子催化劑以提高單位鉑原子上的污染物轉化率，在降低催化材料成本低的同時仍能保持較高的活性和穩定性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有高穩定性單原子鉑基催化劑的制備方法及其在揮發性含氧烴低溫凈化中的應用。

為實現上述目的，本發明采用如下的技術方案：

一種高穩定性單原子鉑基催化劑的制備方法，向六水合硝酸鈰的水溶液中加入無水乙醇，得到透明澄清溶液；然后加入氫氧化鉀溶液，攪拌均勻，得到微乳液，將微乳液水熱晶化后焙燒，得到粉末，再將粉末焙燒，得到固體，將固體加入到水中，得到混合物，向混合物中加入尿素溶液以及六水合氯鉑酸-乙二醇溶液，反應完全后焙燒，得到高穩定性單原子鉑基催化劑。

本發明進一步的改進在于，六水合硝酸鈰的水溶液將通過將六水合硝酸鈰溶解于水中制得，其中，六水合硝酸鈰與水的比為（5-35）mmoL：（35-55）mL；

六水合硝酸鈰與無水乙醇的比為（5-35）mmoL：（5-10）mL。

本發明進一步的改進在于，六水合硝酸鈰與氫氧化鉀溶液的比為（5-35）mmoL：（25-45）mL，其中，氫氧化鉀溶液的濃度為7-13mol/L；

水熱晶化的溫度為100-180°C，時間為22-25h。

本發明進一步的改進在于，將微乳液水熱晶化后焙燒時，焙燒的溫度范圍450-550°C，時間為4.5-5.5h。