[發明專利]一種TiO2

有效

• 申請號: 202111190938.0
• 申請日: 2021-10-13
• 公開（公告）號: CN113731407B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 陳秉輝;劉香華;鄭進保;葉松壽;張諾偉;謝建榕
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: B01J23/63
• 分類號: B01J23/63;B01J23/66;B01J23/656;B01J23/89;B01J23/60;B01D53/86;B01D53/72
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 張素斌

一種TiO₂基貴金屬催化劑及其制備方法和應用，催化劑包括貴金屬活性組分和載體，載體為復合金屬氧化物TiO₂/MTiOx，載體為具有上層和下層的層狀結構，上層為TiO₂層，下層為MTiOx固溶體，貴金屬組分沉積在TiO₂層表面。本發明制備得到的催化劑具有優異的高溫穩定性，通過本發明提供的催化劑的結構既可以保護貴金屬納米顆粒在高溫處理或高溫反應等實際應用過程中不發生燒結長大，還可以避免由于金屬?載體間的強相互作用引起貴金屬納米顆粒嵌入TiO₂載體中導致活性比表面積下降而最終造成催化劑失活的問題。

技術領域

本發明涉及催化技術領域，尤其涉及一種TiO₂基貴金屬催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

負載型貴金屬納米催化劑由于其優異的催化性能被廣泛應用于催化加氫、脫氫、石油裂解、催化重整、水汽轉換及揮發性有機污染物的消除和汽車尾氣凈化等石油化工和環境催化領域。但貴金屬納米催化劑的催化活性受到粒子尺寸、活性比表面積等的影響，通常情況下，貴金屬納米顆粒的粒徑越小，活性比表面積越大，催化活性越高。因此，為了獲得活性高的催化劑通常將貴金屬納米粒子的粒徑控制在納米級尺度。但是，由于貴金屬的Tammann溫度較低，高溫反應過程中會導致金屬原子為了降低其表面自由能而發生原子簇或粒子的不可逆凝聚，進而發生粒子燒結現象使納米粒子長大而失去活性比表面積，從而導致催化活性的降低，嚴重限制了貴金屬納米催化劑催化高溫反應的應用范圍。因此，設計并開發出一種能夠在長期反應中保持活性，且具有良好高溫穩定性的負載型貴金屬納米催化劑具有重要的應用意義和長遠的商業價值。

近年來，許多科研工作者對于如何提高貴金屬納米催化劑的穩定性展開了廣泛的研究。大部分是通過將金屬納米粒子包裹在諸如沸石和金屬有機骨架等微孔固體中或制備交聯的納米薄片或核殼結構等物理限域的方法來隔離貴金屬納米粒子，從而避免粒子在高溫條件下的遷移和燒結長大。這些方法雖然在一定程度上改善了貴金屬納米催化劑的熱穩定性，但這是以犧牲貴金屬的活性比表面積和低溫催化活性為代價的，大大降低了貴金屬的實際利用率。此外，這類催化劑的制備工藝極為復雜，不適用于大規模的工業生產。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術中的上述問題，提供一種TiO₂基貴金屬催化劑及其制備方法和應用，催化劑中復合金屬氧化物載體TiO₂/MTiOx為具有上層和下層的層狀結構，上層為一層薄薄的TiO₂層，下層為MTiOx固溶體，貴金屬納米顆粒沉積在TiO₂層表面，所形成的催化劑的結構既可以保護貴金屬納米顆粒在高溫處理或高溫反應等實際應用過程中不發生燒結長大，還可以避免由于金屬-載體間的強相互作用而引起貴金屬納米顆粒嵌入TiO₂載體中，導致活性位點的減少而使催化氧化活性下降的問題，本發明所提供的催化劑結構具有優異的高溫穩定性。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種TiO₂基貴金屬催化劑，所述催化劑包括活性組分和載體，所述活性組分為貴金屬組分，所述載體為復合金屬氧化物TiO₂/MTiOx，所述載體為具有上層和下層的層狀結構，所述上層為TiO₂層，所述下層為MTiOx固溶體，所述貴金屬組分沉積在所述TiO₂層的表面。

所述MTiOx固溶體中，M選自Ce、Mn、Fe、Co或Zn中的至少一種；所述貴金屬組分選自Pt、Pd、Ru或Au中的至少一種。

所述催化劑中貴金屬組分重量占比為0.05％～2％，MTiOx固溶體重量占比為1％～20％，其余為TiO₂。

一種TiO₂基貴金屬催化劑的制備方法，包括以下步驟：