[發(fā)明專利]一種碳負載高分散貴金屬催化劑的制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201911242193.0 | 申請日： | 2019-12-06 |
| 公開（公告）號： | CN112915997B | 公開（公告）日： | 2022-04-12 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 李為臻;張景才;張濤 | 申請（專利權(quán)）人： | 中國科學院大連化學物理研究所 |
| 主分類號： | B01J23/42 | 分類號： | B01J23/42;B01J23/44;B01J23/46;B01J23/50;B01J23/52;B01J35/00;B01J37/08 |
| 代理公司： | 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002 | 代理人： | 鄭偉健 |
| 地址： | 116023 遼寧省*** | 國省代碼： | 遼寧;21 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 負載 分散 貴金屬 催化劑 制備 方法 | ||
一種碳負載高分散貴金屬催化劑的制備方法，將貴金屬前驅(qū)體放置于管式爐的石英反應(yīng)管中，加熱到貴金屬熔點溫度的一半以上，使貴金屬達到表面熔化狀態(tài)，通入甲烷等含碳氣體，使含碳氣體熱解產(chǎn)生碳和氫氣，讓貴金屬表面熔化的原子自由擴散遷移到新生成的碳的不飽和位點，形成穩(wěn)定的碳負載的高分散貴金屬催化劑。本方法操作簡便，普適性強，利用本方法制備的催化劑可以實現(xiàn)貴金屬在碳載體上的原子級分散，并且具有很高的熱穩(wěn)定性。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及催化劑制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及高分散貴金屬催化劑制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
由于貴金屬催化劑的催化性能存在著顯著的納米尺寸效應(yīng)和形貌效應(yīng)，制備和維持特定納米尺寸及形貌的貴金屬催化劑成為其發(fā)揮優(yōu)越催化活性的關(guān)鍵，加之貴金屬昂貴的成本，貴金屬物種在載體表面的高度分散和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定成為負載型貴金屬催化劑制備領(lǐng)域的研究重點。
碳負載貴金屬催化劑憑借其優(yōu)異的催化性能被廣泛應(yīng)用于催化加氫、催化氧化等重要化工領(lǐng)域以及燃料電池催化劑等領(lǐng)域。同時，碳材料作為負載型貴金屬催化劑載體具有便于貴金屬組分易于回收再利用的優(yōu)勢。傳統(tǒng)碳材料主要包括活性炭、碳黑、天然石墨和焦炭等，新型碳材料主要包括碳纖維、石墨層間化合物、多孔碳、玻璃碳和柔性石墨等，納米碳材料主要包括石墨烯、碳納米管、富勒烯和納米金剛石等。碳載體類型不同則其比表面積和表面性質(zhì)均存在差異，這使貴金屬物種在碳載體表面的分散程度也不同。其中，碳納米管因其較大的比表面積、較少的雜質(zhì)殘留量和較高的石墨化程度可以實現(xiàn)對貴金屬較好的分散，但碳納米管復(fù)雜的制備工藝和昂貴的價格制約了其廣泛應(yīng)用。
根據(jù)孔道的不同，常規(guī)碳載體又可以分為微孔、介孔和大孔。而常見的碳載體負載貴金屬催化劑制備方法包括微波法(International Journal of Hydrogen Energy,2017,42,11622；ACS Appl.Mater.Interfaces,2016,8,33673)、浸漬法(CN107754792A，CN102658133A，CN103691428A)、氣相沉積法(Applied Physics Express,2019,12)和原子層沉積法(Advanced Materials Interfaces,2018,5)。采用微波法制備的催化劑，貴金屬主要集中分散在碳載體的表面，但貴金屬顆粒較大且難以實現(xiàn)貴金屬的均勻分散；而采用浸漬法制備的催化劑，碳載體微孔和介孔內(nèi)的貴金屬含量較高，貴金屬顆粒堵塞孔道限制了活性中心與反應(yīng)物的接觸，同時通過浸漬法制備的催化劑貴金屬物種難以實現(xiàn)貴金屬的單一物種分散，貴金屬多物種共存不利于提高催化反應(yīng)的選擇性；而通過氣相沉積法和原子層沉積法雖可以獲得高度分散的貴金屬催化劑，但此類方法均需要比較昂貴的貴金屬前驅(qū)體，制備成本非常高。
現(xiàn)有碳載體材料和方法雖然提供了碳負載貴金屬催化劑的有效途徑，但仍然存在制備過程復(fù)雜，貴金屬利用率低，熱穩(wěn)定性差，高溫易燒結(jié)團聚長大等問題。
發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有碳載貴金屬催化劑存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種簡易的方法制備耐高溫的碳負載高分散貴金屬催化劑制備方法。
本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：將貴金屬前驅(qū)體放置于管式爐的石英反應(yīng)管中，加熱到貴金屬熔點溫度的一半以上，使貴金屬達到表面熔化狀態(tài)，通入甲烷等含碳氣體，使含碳氣體熱解產(chǎn)生碳和氫氣，讓貴金屬表面熔化的原子自由擴散遷移到新生成的碳的不飽和位點，形成穩(wěn)定的碳負載的高分散貴金屬催化劑。
所述貴金屬包括釕、銠、鈀、銀、銥、鉑、金，所述貴金屬前驅(qū)體包括所述貴金屬的粉末、所述貴金屬的氧化物，以及所述貴金屬的硝酸鹽、氯化鹽、醋酸鹽和草酸鹽。
所述放置于石英反應(yīng)管中的貴金屬前驅(qū)體包括所述貴金屬的一種或兩種以上，從而獲得碳負載的相應(yīng)的單一貴金屬催化劑或雙貴金屬和多貴金屬催化劑。
所述含碳氣體包括甲烷、碳2到碳6的烷烴或烯烴的一種或兩種以上。
該專利技術(shù)資料僅供研究查看技術(shù)是否侵權(quán)等信息，商用須獲得專利權(quán)人授權(quán)。該專利全部權(quán)利屬于中國科學院大連化學物理研究所，未經(jīng)中國科學院大連化學物理研究所許可，擅自商用是侵權(quán)行為。如果您想購買此專利、獲得商業(yè)授權(quán)和技術(shù)合作，請聯(lián)系【客服】
本文鏈接：http://www.szxzyx.cn/pat/books/201911242193.0/2.html，轉(zhuǎn)載請聲明來源鉆瓜專利網(wǎng)。
