[發明專利]一種晶面調控的負載型納米合金催化劑及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202110548456.1
• 申請日: 2021-05-19
• 公開（公告）號: CN113398950B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 王平;施青
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89;B01J35/00;B01J37/10;B01J37/16;C01B3/04
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強

1.一種用于催化水合肼分解制氫的晶面調控的負載型納米合金催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）將金屬氧化物載體前驅體鹽溶解于去離子水中，加入沉淀劑得混合溶液，進行攪拌反應0~2 h，然后100~200 ℃水熱反應，離心干燥，得到金屬氧化物前驅體，將其在空氣氣氛200~500 ℃煅燒1~5 h制得金屬氧化物載體；步驟（1）所述金屬氧化物載體前驅體鹽是指La、Ce中的一種金屬的硝酸鹽、硫酸鹽、醋酸鹽中的至少一種；所述金屬氧化物載體選擇性的暴露出（111）、（200）、（220）的晶面中的一至兩種；

（2）調制雙金屬前驅體鹽溶液的pH值，通過共吸附法將雙金屬前驅體離子吸附于步驟（1）所述金屬氧化物載體表面，抽濾干燥；步驟（2）所述雙金屬前驅體鹽溶液的PH值根據步驟（1）的金屬氧化物載體等電點確定；步驟（2）中雙金屬前驅體鹽中的一種金屬鹽是指Fe、Co、Ni、Cu中的一種過渡金屬的硝酸鹽、硫酸鹽、醋酸鹽中的至少一種，另一種金屬鹽是指Pt、Ir、Pd、Ru、Rh中的一種貴金屬的氯酸鹽、硝酸鹽中的至少一種；

（3）步驟（2）中產物在還原性氣氛300~600 ℃溫度下進行熱處理反應，活性金屬依次被還原并合金化，得到負載型納米合金催化劑。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（1）所述沉淀劑選自草酸二甲酯、尿素、氫氧化鈉、四甲基氫氧化銨、磷酸鈉中的一種；所述混合溶液中沉淀劑的濃度為50~3000 mM；步驟（1）所述水熱反應在含有聚四氟乙烯內襯的不銹鋼高壓釜中進行，水熱反應的時間為8-30 h。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（2）雙金屬前驅體鹽溶液的用量按金屬氧化物載體比表面積與質量確定，換算系數為1000 m² L^-1；所述吸附溫度為室溫25℃。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（1）所述混合溶液中金屬氧化物載體前驅體鹽的濃度為1~100 mM；所述攪拌反應的溫度為25~100 ℃；攪拌反應時間為0~1h；步驟（2）所述雙金屬前驅體鹽的濃度為0.1~5 mM；步驟（3）所述還原性氣氛是指氫氣氣氛；所述熱處理的時間為1~2 h。

5.權利要求1-4任一項所述的制備方法制備的用于催化水合肼分解制氫的晶面調控的負載型納米合金催化劑，其特征在于，所述催化劑包括金屬合金活性相和金屬氧化物載體相，所述金屬合金活性相以納米顆粒形式彌散分布于金屬氧化物載體相表面，所述金屬氧化物載體相選擇性的暴露出（111）、（200）、（220）的晶面中的一至兩種；

所述金屬氧化物載體相為La、Ce中的一種金屬氧化物，所述金屬合金活性相是指過渡金屬Fe、Co、Ni、Cu中的一種金屬與貴金屬Pt、Ir、Ru、Rh、Pd中的一種金屬進行合金化得到的活性相。

6.根據權利要求5所述的晶面調控的負載型納米合金催化劑，其特征在于，所述金屬合金活性相是指Ni-Pt、Ni-Ir、Ni-Ru、Ni-Rh、Ni-Pd、Co-Pt、Co-Ir、Co-Ru、Co-Rh、Co-Pd二元合金中任一種。

7.根據權利要求5所述的晶面調控的負載型納米合金催化劑，其特征在于，所述金屬合金活性相的顆粒尺寸為1~2 nm。

8.權利要求5所述的晶面調控的負載型納米合金催化劑在催化水合肼分解制氫中的應用。