[發明專利]一種亞納米金屬催化劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202010735927.5
• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN111790376A
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發明（設計）人: 覃勇;楊杰;陳朝秋;趙世超;張佰艷;趙吉曉
• 申請（專利權）人: 中國科學院山西煤炭化學研究所
• 主分類號: B01J23/42
• 分類號: B01J23/42;C01B3/04
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 馬小星

1.一種亞納米金屬催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

將載體材料和稀釋劑混合，將所得混合物涂覆在基底表面，干燥后在基底表面形成載體材料層；

基于脈沖氧化預處理對所述載體材料層表面進行蝕刻，得到富環氧基團的缺陷材料，在所述基底表面形成富環氧基團的缺陷材料層；所述脈沖氧化預處理采用的氧化劑為臭氧；

基于原子層沉積法，通過依次脈沖氣態的金屬前驅體和氣態的氧化劑，在所述富環氧基團的缺陷材料層表面進行金屬沉積處理，得到以原子分散形式存在的亞納米金屬，在所述基底表面得到亞納米金屬催化劑。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述載體材料包括氧化物類載體材料、碳載體材料或碳化物類載體材料；所述稀釋劑包括乙醇、甲醇、丙酮、正己烷、氯仿或水；所述載體材料層的厚度≤0.2cm。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述富環氧基團的缺陷材料中環氧基團的含量為0.5～8at.％。

4.根據權利要求1～3任一項所述的制備方法，其特征在于，所述脈沖氧化預處理的操作步驟包括：

將表面含有載體材料層的基底置于原子層沉積腔體或管式爐中，向所述原子層沉積腔體或管式爐中脈沖臭氧，經憋氣后，真空吹掃除去多余的臭氧；

以依次進行脈沖臭氧-憋氣-氧化-真空吹掃記為1次蝕刻處理，經過n次蝕刻處理后，在所述基底表面形成富環氧基團的缺陷材料層；所述n＝1～300。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述亞納米金屬的尺寸≤1.5nm；所述亞納米金屬催化劑中亞納米金屬的含量為0.1～10wt.％。

6.根據權利要求1～3和5任一項所述的制備方法，其特征在于，所述原子層沉積法的操作步驟包括：

將表面含有富環氧基團的缺陷材料層的基底置于原子層沉積腔體中，向所述原子層沉積腔體中脈沖氣態的金屬前驅體，經第一憋氣后，再經第一真空吹掃除去多余的金屬前驅體；之后向所述原子層沉積腔體中脈沖氣態的氧化劑，經第二憋氣后，再經第二真空吹掃除去多余的氧化劑；

以依次進行脈沖氣態的金屬前驅體-第一憋氣-第一真空吹掃-脈沖氣態的氧化劑-第二憋氣-第二真空吹掃記為1次金屬沉積處理，經過m次金屬沉積處理后，在所述基底表面得到亞納米金屬催化劑；所述m＝1～30。

7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述金屬前驅體包括三甲基(甲基環戊二烯基)鉑、六氟乙酰丙酮鈀、二茂鐵、二茂鈷、雙(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮)化銅、二茂鎳或二乙基二茂錳。

8.根據權利要求1或7所述的制備方法，其特征在于，所述氧化劑包括氧氣、臭氧或過氧化氫。

9.權利要求1～8任一項所述制備方法制備得到的亞納米金屬催化劑，其特征在于，包括載體和亞納米金屬，所述亞納米金屬以原子分散形式修飾在所述載體表面。

10.權利要求9所述亞納米金屬催化劑在催化氨硼烷水解產氫反應或催化液相加氫反應中的應用。