[發明專利]花瓣狀銅鋁類水滑石載體及負載型納米鉑催化劑的制備方法

在審

• 申請號: 202010981962.5
• 申請日: 2020-09-17
• 公開（公告）號: CN112058264A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 苗雨欣;趙震;劉雯雯;蘭玉婷;楊新宇
• 申請（專利權）人: 沈陽師范大學
• 主分類號: B01J23/72
• 分類號: B01J23/72;B01J23/89;B01J35/00;B01J35/02;B01J37/02;B01J37/03;B01J37/10;B01D53/86;B01D53/62
• 代理公司: 沈陽維特專利商標事務所(普通合伙) 21229
• 代理人: 甄玉荃

本發明公開了一種花瓣狀銅鋁類水滑石載體及負載型納米鉑催化劑的制備方法，對于花瓣狀銅鋁類水滑石載體，采用水熱反應，通過原位生長法一步制備出花瓣狀CuAl?LDH載體，利用沉淀劑調控溶液pH值，同時配合適當的反應溫度，實現對LDH片層大小和厚度的精準調控；還可以在花瓣狀CuAl?LDH載體的基礎上，在適宜的溫度和條件下焙燒，制備獲得結構穩定的CuAl?MMO載體，該制備方法過程簡單，原料價格低廉，可以用于放大生產；所述負載型納米鉑催化劑采用花瓣狀銅鋁類水滑石載體進行催化劑的制備，該催化劑具有熱穩定性好以及CO催化氧化活性高的優點。

技術領域

本發明公開涉及催化劑制備的技術領域，尤其涉及一種花瓣狀銅鋁類水滑石載體及負載型納米鉑催化劑的制備方法。

背景技術

一氧化碳(CO)是一種無色、無臭、無味、難溶于水的有毒氣體，CO是大氣中分布最廣和數量最多的污染物之一，主要來源是汽車尾氣，以及煤炭燃燒過程中的排放。其危害主要有兩個方面。一是對人體的危害，極易與人體血液中的血紅蛋白結合，產生碳氧血紅蛋白，阻礙血紅蛋白與氧氣的結合，常見于家居室內通風差的情況，煤爐產生的煤氣、液化氣管道漏氣或工業生產煤氣以及礦井中的一氧化碳吸入而致中毒。另一方面是對燃料電池的損害，重整氣中少量的CO會吸附在Pt電極上并使其中毒，降低燃料電池的工作效率。因此研究兼有低溫活性和穩定的負載型納米鉑基催化劑對一氧化碳的催化消除具有重要意義。

水滑石(Layered Double Hydroxide，簡稱LDH)是一種層狀雙羥基復合金屬氧化物，LDH組成與結構使其具有弱堿性、離子可調變性等特點，并可通過在適宜溫度下焙燒得到性能穩定的復合金屬氧化物，LDH表面豐富的堿性位點也可直接作為固體堿催化劑，因此，水滑石及其復合氧化物是一種理想的負載型催化劑載體和催化劑。相關研究表明，LDH的主體層板的組成與層板陽離子性質、電荷密度及層間陰離子的交換能力密切相關，通過調控正電荷層板與層間陰離子之間靜電作用的強弱。可以實現不同結構與組成的MgAl、NiAl、CoAl等LDH的控制合成。但是Cu²⁺離子由于受到Jahn-Teller效應的影響，不容易形成二元CuAl-LDH，通常只有在其他二價金屬陽離子共存的情況下(例如：Mg、Ni等)，Cu離子才容易進入層板形成三元及以上的類水滑石復合物。目前，關于具有特殊結構和形貌的二元CuAl-LDH相關研究鮮有報道。

基于傳統二元LDH在熱催化反應中的優勢，為此，制備結構新穎且性能穩定的銅鋁類水滑石及其復合氧化物催化劑成為當前二元CuAl-LDH研究的一大挑戰。同時，尋找一種簡單便捷銅鋁類水滑石及其復合氧化物催化劑制備方法，開發一種熱穩定性好、活性高的負載型納米鉑催化劑具有重要的現實意義。

發明內容

鑒于此，本發明提供了一種花瓣狀銅鋁類水滑石載體及負載型納米鉑催化劑的制備方法，以提供一種熱穩定性好、活性高的負載型納米鉑催化劑，用于進行一氧化碳的催化消除。

一方面，本發明提供了一種花瓣狀銅鋁類水滑石載體的制備方法，該制備方法包括如下步驟：

將可溶性金屬鹽以及沉淀劑溶于去離子水中，攪拌后，超聲分散均勻，在具有聚四氟乙烯內襯的不銹鋼高壓反應釜內，在溫度為100～130℃條件下，水熱反應6～24h，獲得沉淀產物，其中，所述可溶性金屬鹽為可溶性銅鹽和可溶性鋁鹽；

將所述沉淀產物洗滌至中性，干燥，獲得具有片層結構的花瓣狀銅鋁類水滑石載體；

或將所述沉淀產物洗滌至中性，干燥后，放置在馬弗爐中，在溫度為600℃的條件下，焙燒2～6h，獲得具有片層結構的花瓣狀銅鋁類水滑石載體。

優選，所述可溶性金屬鹽中可溶性銅鹽和可溶性鋁鹽的摩爾比為3:1。

進一步優選，所述可溶性銅鹽為硝酸銅，所述可溶性鋁鹽為硝酸鋁。

進一步優選，所述可溶性金屬鹽與所述沉淀劑的摩爾比為(1～4):1。