[發明專利]釕炭催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 202011296375.9
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112473662A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 錢棋春;劉相禹;鐘園園
• 申請（專利權）人: 銅陵欣諾科新材料有限公司
• 主分類號: B01J23/46
• 分類號: B01J23/46;B01J37/30;B01J37/08;B01J37/18;C12N1/12;C12R1/89
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 侯武嬌

本發明涉及一種釕炭催化劑及其制備方法，包括如下步驟：將釕有機配合物的溶液調節酸堿度至中性進行陽離子交換，得到電導率為20～40μS/cm的含釕溶液；釕有機配合物的配體中含有磷元素；在含釕溶液中加入耐膦型藻類進行發酵，至溶液體系中釕含量為10ppm以下；取出耐膦型藻類破碎后，進行厭氧發酵，得到厭氧發酵沼渣；將厭氧發酵沼渣進行炭化還原反應，得到釕炭催化劑。如此將含磷元素的釕有機配合物溶液調節至中性進行陽離子交換去除大部分的金屬陽離子，并控制陽離子交換后的含釕溶液在特定的電導率；再將含釕溶液加入耐膦型藻類中，發酵至釕含量降低至10ppm以下時，將耐膦型藻類厭氧發酵后，進行炭化還原反應得到高分散釕炭催化劑，大大提高了釕的有效利用率。

技術領域

本發明涉及催化劑技術領域，特別是涉及一種釕炭催化劑及其制備方法。

背景技術

釕炭催化劑是一種將金屬釕負載在活性炭表面的催化劑，擁有非常廣泛的應用場景。通常釕炭的合成可分為化學法和物理法。物理法通常是將金屬原子使用物理方法沉積到活性炭表面，應用不廣。工業生產中通常使用化學法進行制備，通常分為浸漬和還原。然而目前這些方案生產的釕炭催化劑中釕的分散度較低，其中分散度是指催化劑表面上暴露出的活性組分的原子數占該組分在催化劑中原子總數的比例，通常釕的分散度不超過40％，即有超過60％的釕沒有得到有效利用。因此如何提高釕炭催化劑的分散度是急需解決的技術問題。

發明內容

基于此，有必要提供一種能夠提高分散度的釕炭催化劑及其制備方法。

一種釕炭催化劑的制備方法，包括如下步驟：

將釕有機配合物的溶液調節酸堿度至中性進行陽離子交換，以除去金屬陽離子雜質，得到電導率為20～40μS/cm的含釕溶液；所述釕有機配合物的配體中含有磷元素；

在所述含釕溶液中加入耐膦型藻類進行發酵，至溶液體系中釕含量為10ppm以下；

取出耐膦型藻類破碎后，進行厭氧發酵，得到厭氧發酵沼渣；

將所述厭氧發酵沼渣進行炭化還原反應，得到釕炭催化劑。

研究表明，采用不含磷的無機釕溶液并加入耐膦型藻類進行發酵，釕無法進入藻類中；進而無法進行后續的將耐膦型藻類取出破碎進行厭氧發酵的步驟，也無法進行后續的炭化還原反應，故而無法采用本申請的制備方法制備得到釕炭催化劑。且，通過將釕有機配合物的溶液調節酸堿度至中性進行陽離子交換，以除去金屬陽離子雜質，進而控制得到的含釕溶液的電導率為20～40μS/cm，是十分關鍵的。若控制的含釕溶液的電導率不在上述范圍內，釕無法很好地進入藻類中；進而無法進行后續的將耐膦型藻類取出破碎進行厭氧發酵的步驟，也無法進行后續的炭化還原反應，故而無法采用本申請的制備方法制備得到釕炭催化劑。

上述釕炭催化劑的制備方法，使用含磷元素的釕有機配合物，將釕有機配合物溶液調節至中性進行陽離子交換去除大部分的金屬陽離子，避免金屬陽離子雜質的影響，并控制陽離子交換后的含釕溶液在特定的電導率；再將含釕溶液加入耐膦型藻類中，發酵至釕含量降低至10ppm以下時，將耐膦型藻類厭氧發酵后，進行炭化還原反應得到高分散釕炭催化劑，進而大大提高了釕的有效利用率。

進一步地，控制上述含釕溶液的電導率為25μS/cm～35μS/cm；在一些具體示例中，控制上述含釕溶液的電導率為30μS/cm。如此，通過控制上述含釕溶液的電導率，可有利于提高制備得到的釕炭催化劑的分散度。

在其中的一些實施例中，所述釕有機配合物的配體為三苯基膦和三苯基膦的衍生物中的至少一種。

在其中的一些實施例中，所述含釕溶液的質量濃度為0.01％～1％。通過控制含釕溶液的質量濃度在合適范圍，可有利于步驟S200耐膦型藻類在含釕溶液中的發酵步驟更好地進行。在其中的一些具體示例中，含釕溶液的質量濃度可以為0.05％、0.1％、0.2％、0.3％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％。