[發明專利]不可還原氧化物穩定貴金屬催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 202210100213.6
• 申請日: 2022-01-27
• 公開（公告）號: CN114558570A
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 王玉軍;薛強強;駱廣生
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B01J23/63
• 分類號: B01J23/63
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 黃德海

本發明公開了不可還原氧化物穩定貴金屬催化劑及其制備方法。制備不可還原氧化物穩定貴金屬催化劑的方法包括：提供第一鹽溶液和載體，其中，第一鹽溶液為貴金屬鹽溶液；將第一鹽溶液和載體混合，并進行第一攪拌，得到第一漿液；對第一漿液進行第一烘干和第一煅燒處理，得到第一復合物；提供第二鹽溶液，第二鹽溶液中包括鎂鹽、鋁鹽和鋯鹽中的至少之一；將第一復合物和第二鹽溶液混合，并進行第二攪拌，得到第二漿液；對第二漿液進行第二烘干和第二煅燒處理，得到第二復合物；對第二復合物進行還原處理，得到不可還原氧化物穩定貴金屬納米催化劑。由此，可以利用不可還原氧化物對貴金屬催化劑進行修飾，進而提高貴金屬催化劑的催化穩定性和活性。

技術領域

本發明涉及材料領域，具體地，涉及不可還原氧化物穩定貴金屬催化劑及其制備方法。

背景技術

非均相催化劑中，相比于較大粒徑的活性金屬粒子，小粒徑的活性金屬粒子對應著大的比表面積，含量相同時，比表面積更大的小粒徑活性金屬粒子的催化活性通常優于大粒徑的活性金屬粒子；然而，當活性金屬粒子的粒徑減小時，其表面能卻隨之增大，活性金屬粒子變得愈發不穩定。在高溫、高水蒸汽分壓、高氫分壓等反應條件下，小粒徑的活性金屬粒子會燒結成更大、更穩定的顆粒，造成催化劑催化活性的不可逆損失。

針對高溫和含水蒸汽等苛刻反應體系，貴金屬被更多的選為活性物質，一方面是由于其獨特的電子結構所帶來的非貴金屬不可替代的活性，另一方面，高熔點是貴金屬的固有屬性，因此貴金屬具備更強的抗燒結能力。但是，對于溫度在800℃及以上的反應，即使是Rh(銠)、Ru(釕)、Ir(銥)、Pt(鉑)、Pd(鈀)、Au(金)等高熔點貴金屬也同樣面臨著高溫燒結導致粒徑變大的問題；尤其是體系中含有較高的水蒸汽分壓時，例如蒸汽重整、催化燃燒等反應過程中，水熱穩定性不佳會導致貴金屬出現嚴重的燒結現象，貴金屬顆粒粒徑甚至達到百納米。

因此，目前的貴金屬催化劑及其制備方法仍有待改進。

發明內容

本發明是基于發明人對于以下事實和問題的發現和認識作出的：

如前所述，目前的高熔點貴金屬也面臨著高溫燒結導致粒徑變大的問題。浸漬法是制備負載型催化劑最成熟、簡便、常用的手段，僅需要配置一定濃度的活性金屬溶液浸漬載體就可以獲得目標載量的催化劑，雖然，該方法在工業催化劑制備工藝中被廣泛使用，但是，使用該法所制備的催化劑中金屬和載體之間的相互作用較弱，催化劑整體的穩定性較差。其他體相合成方法，例如，溶膠凝膠法、共沉淀法等方法，其的確可以使金屬和載體之間的相互作用增強，但是，對于高溫、高蒸汽分壓的蒸汽重整反應，其仍然會不可避免的出現顆粒嚴重燒結的現象。

發明人發現，在非均相催化領域中，不可還原氧化物如氧化鎂、氧化鋁、氧化鋯等難以被還原，可以利用上述不可還原氧化物對貴金屬基負載型催化劑進行修飾，使得貴金屬和載體之間的相互作用增強，在高溫、高水蒸汽分壓的反應條件下，貴金屬催化劑粒子之間也不會發生明顯的燒結，使得催化劑在苛刻條件下仍然具有優異的催化穩定性和活性。有鑒于此，本發明的一個目的在于提供一種制備不可還原氧化物穩定貴金屬催化劑的方法，利用不可還原氧化物對貴金屬催化劑進行修飾，得到催化性能優異且穩定性良好的貴金屬催化劑。

在本發明的一方面，本發明提出了一種制備不可還原氧化物穩定貴金屬催化劑的方法，該包括：提供第一鹽溶液和載體，其中，所述第一鹽溶液為貴金屬鹽溶液；將所述第一鹽溶液和所述載體混合，并進行第一攪拌，得到第一漿液；對所述第一漿液進行第一烘干和第一煅燒處理，得到第一復合物；提供第二鹽溶液，所述第二鹽溶液中包括鎂鹽、鋁鹽和鋯鹽中的至少之一；將所述第一復合物和所述第二鹽溶液混合，并進行第二攪拌，得到第二漿液；對所述第二漿液進行第二烘干和第二煅燒處理，得到第二復合物；對所述第二復合物進行還原處理，得到不可還原氧化物穩定貴金屬納米顆粒。由此，可以利用不可還原氧化物對貴金屬催化劑進行修飾，進而提高貴金屬催化劑的催化穩定性和活性。