[發明專利]一種負載型單原子鉑催化劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201911065053.0
• 申請日: 2019-11-04
• 公開（公告）號: CN112774667A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 關超陽;郭文雅;郎嘉良;趙剛;黃翟
• 申請（專利權）人: 太原氦舶新材料有限責任公司
• 主分類號: B01J23/42
• 分類號: B01J23/42;B01J35/10;B01D53/86;B01D53/44
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明具體涉及一種負載型單原子鉑催化劑及其制備方法和應用，所述催化劑的制備方法包括如下步驟：在低溫環境下，將還原劑、酸性溶液、有機溶劑的混合溶液緩慢滴加到含鉑前驅體、鈦前驅體、活性炭、有機溶劑的混合溶液中，滴加結束后，繼續攪拌反應完全，超聲處理，抽濾洗滌，干燥，得到負載型單原子鉑催化劑。本發明的制備方法簡單，易于工業化，制得的催化劑，鉑以原子級形式均勻分散在活性炭和納米二氧化鈦的復合載體上，可以在常溫或常溫光照混合條件下將VOCs氧化分解為二氧化碳和水，并且降解VOCs效率高，性能穩定。

技術領域

本發明屬于催化劑技術領域和VOCs污染治理領域，具體涉及一種負載型單原子鉑催化劑及其制備方法和在常溫下高效催化降解VOCs的應用。

背景技術

揮發性有機物(Volatile Organic Compounds，簡稱VOCs)是指常溫下飽和蒸汽壓大于70Pa、常壓下沸點低于260℃的有機化合物，或在20℃條件下蒸汽壓大于或者等于10Pa具有相應揮發性的全部有機化合物。VOC按其化學結構，可以進一步分為：烷類、芳烴類、酯類、醛類和其他等。目前已鑒定出的有300多種。最常見的有苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、三氯乙烯、三氯甲烷、三氯乙烷、二異氰酸酯(TDI)、二異氰甲苯酯等。VOCs的排放不僅會造成溫室效應、臭氧層破壞、光化學煙霧等環境問題，而且還會對人體健康產生嚴重的危害。因此，如何高效經濟地減少揮發性有機物(VOCs)的排放對于治理我國大氣污染有著重要的意義。

傳統的VOCs降解技術往往需要在高溫高壓下進行，反應條件苛刻，成本較高，有時還會產生二噁英、一氧化碳等毒性更大的物質。常溫催化氧化技術是利用氧氣、臭氧等經催化劑催化活化后產生的羥基自由基等活性氧化劑，實現室溫下氧化降解VOCs的技術，其反應條件溫和，無二次污染，能耗低，且處理效果好，被認為是最有前景的VOCs降解技術。

選擇合適的高活性催化劑對于常溫催化降解VOCs至關重要。單原子貴金屬催化劑是一種新型催化劑，基于原子級別的金屬活性組分，在最大化活性位點數量、增強對目標產物的選擇性、提高固有催化活性和減少貴金屬用量方面顯示出巨大的優勢。常用的貴金屬原子級活性位點催化劑的制備方法有浸漬法、共沉淀法、光催化法、原子層沉積法等，但傳統方法制備工藝復雜，能耗大不環保，同時容易由于金屬之間及金屬與載體之間的弱結合而形成簇，大大降低了原子利用率。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種以活性炭和二氧化鈦為復合載體的負載型單原子鉑催化劑及其制備方法和在常溫降解VOCs中的應用。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種負載型單原子鉑催化劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：在低溫環境下，將還原劑、酸性溶液、有機溶劑的混合溶液緩慢滴加到含鉑前驅體、鈦前驅體、活性炭、有機溶劑的混合溶液中，滴加結束后，繼續攪拌反應完全，超聲處理，抽濾洗滌，干燥，得到負載型單原子鉑催化劑。

優選地，所述鉑前驅體為鉑的可溶性鹽。

優選地，所述鈦前驅體為鈦的醇鹽。

優選地，所述活性炭用硝酸進行預處理，具體包括如下步驟：每10g活性炭加入5～30mL質量分數為15～75％的硝酸水溶液中，40～60℃浸泡0.5～12小時，降至室溫，用去離子水洗滌至溶液pH為中性，放入50～100℃烘箱干燥12～24h。

優選地，所述還原劑為硼氫化鈉、水合肼、抗壞血酸中的任意一種或至少兩種以上的混合物。

優選地，所述酸性溶液為鹽酸或冰醋酸、硫酸、硝酸、磷酸的水溶液中的任意一種或一種以上的混合物。

優選地，所述酸性溶液的濃度為1～5mol/L。

優選地，所述有機溶劑為甲醇、乙醇、異丙醇、乙二醇、丙三醇中的任意一種或一種以上的混合物。