[發(fā)明專利]一種氧化鎢負載鉑鐵納米合金催化劑的制備方法及其應用

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• 申請日: 2021-11-18
• 公開（公告）號: CN114289032A
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發(fā)明（設計）人: 李華明;朱文帥;何靜;吳沛文;周帥帥;賀連紋
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89;C10G45/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明屬于催化材料制備領域，公開了氧化鎢負載鉑鐵納米合金催化劑的制備方法及其應用。所述催化劑首先采用共還原策略制備鉑鐵納米合金，然后采用浸漬法將其負載在表面修飾的氧化鎢上，實現(xiàn)氧化鎢負載鉑鐵納米合金催化劑的成功制備。本發(fā)明所制備的催化劑無毒無害、分散性好、催化活性高，對多種芳香性含硫有機物具有較高的脫硫性能。

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于功能催化材料制備領域，尤其涉及一種氧化鎢負載鉑鐵納米合金催化劑的制備方法及其用于催化氧化柴油中的芳香性有機硫。

背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟高速發(fā)展，愈來愈嚴重的環(huán)境污染問題，影響著人們的生產(chǎn)生活。其中，以霧霾、酸雨等為代表的大氣污染問題日益嚴重。導致霧霾和酸雨的主要原因是燃油中含硫有機物的燃燒，因此，生產(chǎn)清潔的無硫燃油對凈化環(huán)境十分重要。目前工業(yè)中廣泛采用的加氫脫硫法對大部分硫醇、硫醚脫除效果較為優(yōu)異，但脫除大位阻芳香性噻吩硫需要苛刻的反應條件。針對加氫脫硫后難以完全脫除的噻吩類有機硫，采用氧化脫硫技術(shù)優(yōu)勢較為明顯。氧化脫硫的操作條件溫和、對噻吩硫脫除效率高，研究較為廣泛。

近年，貴金屬納米催化劑廣泛發(fā)展，在諸多催化反應中表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。最近我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)貴金屬鉑(Pt)可作為一種高活性的催化位點用于活化分子氧催化氧化脫除燃油中的芳香性噻吩硫(Chem.Eng.J.2020,380,122526；Ind.Eng.Chem.Res.2021,60,2828-2837)。Pt納米催化劑盡管已具有催化氧化脫硫的能力，但為了進一步向工業(yè)化應用方向發(fā)展，其發(fā)展仍然受價格昂貴、儲量較少的不足制約。因此，若能在保證催化性能不降低的同時，減少Pt用量具有現(xiàn)實意義。制備合金催化劑是一項非常實用的策略。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種氧化鎢負載鉑鐵納米合金催化劑及其制備方法。所述的催化劑是以表面有機物修飾的氧化鎢為載體，將催化活性好的鉑鐵納米合金負載到氧化鎢表面，以獲得氧化鎢負載鉑鐵納米合金催化劑；

所述催化劑中，表面有機物修飾的氧化鎢與鉑鐵納米合金的質(zhì)量百分比為：1：0.01～1：0.05。

本發(fā)明的目的還在于，利用上述氧化鎢負載鉑鐵納米合金催化劑作為催化劑，催化氧化柴油中的多環(huán)芳香性硫化物，使柴油中的硫含量達到國Ⅵ標準。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種氧化鎢負載鉑鐵納米合金催化劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)在無水、無氧、氮氣保護的條件下，將一定量鉑源和鐵源加入表面活性劑中，加熱攪拌至完全溶解，得到棕黃色溶液；然后以一定加熱速率升溫至還原溫度，然后切換氣流為氫氮混合氣，共還原一段時間后，冷卻至室溫，將獲得的鉑鐵納米合金采用乙醇沉淀，己烷分散，并交替多次洗滌，最后分散于己烷中保存；

(2)將氯化鎢加入無水乙醇中，攪拌、溶解，然后加入油胺和油酸作為表面修飾劑，將獲得的前驅(qū)體溶液加入反應釜中，一定溫度下進行溶劑熱反應，冷卻至室溫后，用環(huán)己烷和乙醇交替洗滌產(chǎn)物，獲得表面修飾有油胺和油酸長碳鏈有機分子的氧化鎢，即表面有機物修飾的氧化鎢；

(3)稱取一定量步驟(1)的鉑鐵納米合金分散于己烷和丙酮的混合液中，加入一定量步驟(2)的表面有機物修飾的氧化鎢，超聲分散，干燥后，通入惰性氣氛，一定溫度下處理一段時間，即獲得所述的氧化鎢負載鉑鐵納米合金催化劑。

步驟(1)中，鉑源和鐵源分別為乙酰丙酮鉑和乙酰丙酮鐵，鉑鐵摩爾比為3：1；表面活性劑為油胺或十八烯；所述加熱攪拌的溫度為60℃。

步驟(1)中，升溫速率為3-5℃/min；還原溫度為200-240℃；氫氮混合氣中氫氣的體積分數(shù)為5-10％；還原時間為1-1.5小時。

步驟(2)中，氯化鎢、無水乙醇、油胺和油酸的用量比例為0.1～0.2g：10mL：0.5mL：0.5mL；溶劑熱反應溫度為160～220℃，反應時間為12～36小時。