[發明專利]一種釕-鉑合金催化劑及其應用

有效

• 申請號: 202110471993.0
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113198465B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 嚴新煥;孔夢月
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B01J23/46
• 分類號: B01J23/46;B01J23/42;B01J23/63;B01D53/86;B01D53/72;B01D53/44
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟

本發明提供一種釕?鉑合金催化劑及其制備方法和在催化VOCs氧化中的應用。本發明采用了另一種新型的方法制備了合金催化劑，載體制作周期短，并且以價格低廉的Ru作為主組分，降低了經濟成本，在保證消除效果的同時，在資源利用和成本上有更大的發展空間。

(一)技術領域

本發明涉及一種釕-鉑合金催化劑及其在處理揮發性有機物(VOCs)廢氣的應用。

(二)背景技術

在各種導致環境污染的因素中，揮發性有機物VOCs(volatile organiccompounds)已成為大氣污染的一個重要源頭，并且由于其有毒的性質和/或臭氧和光化學煙霧的前體而被認為是造成空氣污染的主要因素，消除揮發性有機物具有十分大的意義。揮發性有機化合物(VOC)是指常溫下飽和蒸汽壓大于70Pa、常壓下沸點在260℃以下的有機化合物或在20℃條件下蒸汽壓大于或者等于10Pa具有相應揮發性的全部有機物。傳統意義上消除VOCs使用單一的貴金屬催化劑，雖然有很好的消除效果，但是成本較高。研發出具有良好消除效果，同時經濟成本較低的催化劑，具有很好的前景。中國專利文獻CN107913719A公開了一種用于VOCs催化燃燒的貴金屬低負載量的催化劑及制備方法。該催化劑以球形氧化鋁或堇青石蜂窩陶瓷為載體，負載貴金屬50-250g/m³的Pd、Pt、Rh或Ru中的一種或者幾種作為主催化劑,200-5000/m³過渡金屬或稀土元素作為助催化劑，150-1000/m³堿金屬或堿土金屬作為調變劑。該催化劑雖然具有在降低貴金屬負載量后仍具有良好的催化燃燒性能，即起燃溫度低、去除率高的特點，但是制作過程繁瑣、制備周期長、并且催化劑所需原料種類多的缺點。中國專利文獻CN108671917A公開了一種低溫高效催化VOCs廢氣降解的催化劑及其制備方法。該催化劑以復合金屬氧化物納米管為載體，以貴金屬Pd、Pt、Rh或Ru中的一種或者兩種為活性組分，負載量在0.05-1.0wt％。以溶膠凝膠-水熱法制備復合金屬氧化物納米管，再通過多元醇還原法負載貴金屬納米粒子。雖然該催化劑可在較低溫下將苯及甲苯等揮發性有機物完全催化氧化成無害的CO₂和H₂O，而且具有良好的高溫穩定性，但是具有載體制作繁瑣、且操作過程需控制PH，催化劑制作周期長的特點。

本發明與上述兩個專利的主要區別在于采用了另一種新型的方法制備了合金催化劑，且是低負載量，載體制作周期短，并且以價格低廉的Ru作為主組分，無其他金屬氧化物為調節劑，催化劑使用原料種類少，降低了經濟成本，在保證消除效果的同時，在資源利用和成本上有更大的發展空間。

(三)發明內容

為了克服現有技術中釕-鉑合金催化劑制作周期長、經濟成本高的問題，本發明提供一種釕-鉑合金催化劑及其制備方法和在催化VOCs氧化中的應用。本發明制備釕-鉑合金催化劑的原料價格低廉，以催化活性高的貴金屬釕作為催化劑的主組分的催化劑，提高經濟性。且上述釕-鉑合金催化劑在較低溫度下就能實現VOCs的催化消除。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明提供一種Ru-Pt合金催化劑，所述Ru-Pt合金催化劑按如下方法制備：

(1)納米粒子的制備：取氯化釕的碳酸丙二醇酯溶液、三乙胺A在保護氣氛A下80℃-130℃攪拌反應2-4h(優選120℃，4個小時)，冷卻至室溫，得到釕的納米粒子溶液；取氯鉑酸的碳酸丙二醇酯溶液、三乙胺B在保護氣氛B下80℃-130℃攪拌反應2-4h(優選120℃，4個小時)，冷卻至室溫，得到鉑的納米粒子溶液；將所述釕的納米粒子溶液與鉑的納米粒子溶液混合均勻，得到納米粒子混合液；所述氯化釕的碳酸丙二醇酯溶液中氯化釕與三乙胺A的物質的量之比為1：3-20(優選1:10)；所述氯鉑酸的碳酸丙二醇酯溶液中氯鉑酸與三乙胺B的物質的量之比為1：3-20(優選1:10)；所述釕的納米粒子溶液中的釕與鉑的納米粒子溶液中的鉑的原子比(即所述氯化釕的碳酸丙二醇酯溶液中所含氯化釕與所述氯鉑酸的碳酸丙二醇酯溶液所含氯鉑酸的物質的量之比)為2-10：1(優選2-6:1)；氯化釕和氯鉑酸都被完全還原；