[發明專利]一種負載型金屬雙原子催化劑及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202010832217.4
• 申請日: 2020-08-18
• 公開（公告）號: CN111841533B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 婁陽;姜楓;姚庭怡;王莉;朱永法;劉小浩
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: B01J23/63
• 分類號: B01J23/63;B01J23/62;B01J23/60;C07C29/157;C07C31/08;C07C29/158
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 蘇張林

本發明公開了一種負載型金屬雙原子催化劑，其制備方法及應用，其制備方法包括：將鉑族金屬的氯化物或硝酸鹽溶于水或醇溶劑中，得到金屬前驅體溶液，控制前驅體溶液的溫度為20～40℃，溶液等電點為1～8，使金屬前驅體溶液中的鉑族金屬形成2元配位構型；將氧化物載體分散在水或醇溶劑中配制成載體溶液，其中氧化物載體包括CeO₂、Ga₂O₃、In₂O₃、ZnO；將金屬前驅體溶液加入到載體溶液中，使金屬前驅體均勻分散于氧化物載體的表面；經過濾、干燥之后，于空氣或氧氣中焙燒，即得負載型金屬雙原子催化劑。本發明的負載型金屬雙原子催化劑，對CO₂催化加氫生成乙醇具有高活性和高選擇性。

技術領域

本發明涉及催化劑技術領域，具體涉及一種負載型金屬雙原子催化劑及其制備方法與應用。

背景技術

將CO₂催化加氫生成高價值化學品具有重要的商業和環境保護意義，這不僅有利于緩解由CO₂引起的溫室效應，而且還提供了將CO₂轉化為C1基礎原料的方法。特別是，與C1產物(CO，CH₄和CH₃OH)相比，乙醇作為可再生燃料添加劑和具有較高能量密度的杰出發動機燃料是CO₂加氫最理想的產物之一。然而，實現高活性CO₂加氫至乙醇是一項具有挑戰性的任務，因為CO₂是熱力學穩定且化學惰性的分子，這使其轉化效率極低，并且相應地需要高溫才能觸發催化反應(200℃)。此外，生成乙醇的反應過程受到熱力學的限制，在1-30bar的反應壓力條件下CO₂加氫優先產生CO或CH₄，這導致對乙醇的選擇性極低。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種對CO₂催化加氫生成乙醇具有高活性和高選擇性的負載型金屬雙原子催化劑。

為了解決上述技術問題，本發明第一方面提供了一種負載型金屬雙原子催化劑的制備方法，包括以下步驟：

將鉑族金屬的氯化物或硝酸鹽溶于水或醇溶劑中，得到金屬前驅體溶液，控制所述金屬前驅體溶液的溫度為20～40℃，通過加入酸液調節溶液的等電點為1～8，使所述金屬前驅體溶液中的鉑族金屬形成2元配位構型；

將氧化物載體分散于水或醇溶劑中配制成載體溶液，通過超聲振動的方式使所述氧化物載體均勻分散于所述載體溶液中，其中所述氧化物載體包括CeO₂、Ga₂O₃、In₂O₃、ZnO；以及

將所述金屬前驅體溶液加入到所述載體溶液中，使所述前驅體均勻分散于氧化物載體的表面；經過濾、干燥之后，于空氣或氧氣中焙燒，即得所述負載型金屬雙原子催化劑。

本發明中，通過控制前驅體溶液的溫度為20～40℃，通過溶液等電點的調節(1～8)，從而使得其中的鉑族金屬形成2元配合物，即所述的2元配位構型。

進一步地，所述鉑族金屬為Pd、Pt、Rh或Ir。

本發明中，所述醇溶劑可為常用的醇類，優選為乙醇、乙二醇。

進一步地，所述金屬前驅體溶液的濃度為0.15～0.5mmol/L。

本發明中，通過加入酸液的方式調節溶液的等電點，該酸液可為常用的酸，優選為鹽酸。

進一步地，所述氧化物載體的合成方法為：

將載體金屬的硝酸鹽或醋酸鹽與沉淀劑碳酸鈉進行反應，生成堿式碳酸鹽；將所述堿式碳酸鹽干燥后，在N₂和O₂氣氛下，于350℃～450℃下進行焙燒，即得所述氧化物載體。