[發明專利]一種自優化合金催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010699938.2
• 申請日: 2020-07-20
• 公開（公告）號: CN111905756B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 錢立華;王海玲
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89;C22C1/02;C22C21/00;C25B11/089;C25B1/23
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 許恒恒;李智

本發明屬于合金催化劑領域，具體公開了一種自優化合金催化劑及其制備方法和應用。本發明制備方法，包括以下步驟：(1)將Ag單質、Cu單質、Al單質真空熔煉，制得Ag_XCu_YAl_Z合金，其中X+Y+Z＝100，X:Y:Z＝(15?30):(0.1?1):(69?84.9)；(2)將合金進行甩帶，制得合金條帶；(3)將合金條帶用酸去除金屬Al,獲得初始態催化劑；(4)將初始態催化劑進行電化學處理使得Cu在Ag表面偏析，即可獲得催化劑。本發明制備得到的合金催化劑是一類具有自優化功能的催化材料，催化性能穩定，經過優化后，電流密度大，催化效率高，適用于大量生產，有利于工業化應用。

技術領域

本發明屬于合金催化劑領域，具體涉及一種自優化合金催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

催化劑的催化活性和穩定性是催化領域中的兩個核心問題，合金催化劑在催化反應中，隨著反應時間的增加，催化劑的催化性能一般會有不同程度的降低，尤其是涉及納米級別的催化劑，因其具有較高的表面自由能，雖然可以短時擁有高效率的催化性能，但是隨著工作時間增加，卻極容易凝聚，造成催化性能的下降。

CN101722009B公開了一種納米Au催化劑及其制備方法和應用，具體公開了包含負載在以氧化銅為主的混合氧化物上的Au和助劑，助劑選自Pt、Pd、Ag、Cu、Fe、Co、Ni、Zn、V、Mn、Mg、Ca、Cs、Li、K、La、Ce和Zr中的一種或多種。該Au催化劑具有良好的低溫活性和良好的穩定性，可在低溫乃至接近室溫的條件下能使物料中微量一氧化碳的含量深度脫除。但是，Au基催化劑在CO低溫氧化和NO_x的選擇性還原時，隨著反應時間增加，Au納米粒子極其容易發生團聚和燒結，造成催化性能的快速下降。

CN103977817B公開了一種具有表面多孔結構的銀銅雙金屬絲網狀整體催化劑的制備方法，具體公開了（1）用Cu線制備盤狀Cu絲網基底并超聲清洗；（2）配制電沉積溶液：電沉積溶液為硫酸銅、硝酸銀、氨水和氯化銨的混合溶液；（3）采用三電極體系在電化學工作站上進行電沉積，所述三電極體系采用步驟（1）所述的盤狀Cu 絲網基底為工作電極，鉑片電極為對電極，飽和甘汞電極為參比電極；分別制得表面三維多孔的Cu單金屬、Ag 單金屬或Ag/Cu雙金屬絲網整體催化劑。該技術方案的Ag/Cu 雙合金催化劑具有優異的導熱、導電性能以及高催化活性，隨著反應時間增加，Ag和Cu納米粒子均極其容易發生團聚和燒結，催化性能持續下降。

因此，現有技術仍需要一種能解決催化劑穩定性差、長時間使用后催化活性顯著降低的催化劑。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種自優化，自動適應環境的催化劑，制備出的催化劑催化效果隨著工作時間的增加，其催化性能顯著增強，且其最終的催化效率高，穩定性佳。本發明的詳細技術方案如下所述。

一種自優化合金催化劑的制備方法，包括以下步驟：

（1）將Ag單質、Cu單質、Al單質真空熔煉，制得Ag_XCu_YAl_Z合金，其中X+Y+Z=100，X:Y:Z=(15-30):(0.1-1):(69-84.9)；

（2）將合金進行甩帶，制得合金條帶；

（3）將合金條帶用酸去除金屬Al,獲得初始態催化劑；

（4）將初始態催化劑進行電化學處理使得Cu在Ag表面偏析，即可獲得自優化合金催化劑。