[发明专利]用于CO选择性加氢的催化剂及其制法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂及其制法和应用，特别是涉及一种用于CO选择性加氢的催化剂及其制法和应用。

背景技术

纳米材料因其独特的体积效应、表面效应和量子尺寸效应，有着与块体材料不同的电、光、力、磁等性能。而这些方面的应用与纳米材料的尺寸和形状密切相关。近年来，随着纳米技术的发展，形貌可控的纳米材料因为其独特的物理化学性质，越来越受到各个学科研究者们的关注。所谓形貌就是包括了两个方面：尺寸和形状。众所周知，当材料的尺寸小到一定的程度的时候，其一些物理参数会发生变化；而形状均一的纳米材料往往能暴露具有相同晶面指数的表面，这样就可以获得可知的表面特性。大量研究表明，纳米材料的结构及其性能之间有着密切的内在联系，研究纳米材料的形貌结构对于纳米材料的本质理解和扩宽其应用领域具有重要意义。例如，在催化研究领域，理解催化剂表面结构与其催化反应性能之间的关系，对设计和开发高效催化剂具有重要的指导意义，以结构规整的金属纳米材料为模型催化剂开展表面结构-催化性能关系和催化反应机理的研究是实现上述目标的途径。

在材料科学中，通过混合两种或三种不同的金属而形成合金可以使金属产生协同效应，形成双金属(三金属)材料。与单金属比较，在材料的组成与结构研究方面，双金属(三金属)复合纳米材料具有独特的光学、催化和磁性等性质，这是由于形成合金的两种(多种)金属协同作用的结果。由于存在着各种各样的组合，所以双金属催化剂的开发具有巨大的潜力。加入的第二种金属可以是贵金属或非贵金属。由于双金属纳米材料的性能与其形貌密切相关，所以要实现这些独特的性能或者获得性能更好的金属纳米材料，首先必须实现材料形貌的可控合成。但制备尺寸和形貌(尤其是新颖形状)可控的纳米结构是一个难题并极具挑战。已经报道的控制合成的双金属纳米粒子主要集中于贵金属与贵金属领域，如Au-Ag、Pt-Pd、Pt-Ni、Ag-Pd等这些金属多属于Ⅷ族(铂、钯、镍)和IB族金属(金、银)。贵金属与非贵金属组成的双金属材料也有相关研究报道，如Pt-Ni、Ag-Ni、Pd-Cu等，而低含量的贵金属和非贵金属以及两种非贵金属的纳米材料研究较少。

近年来，双金属(三金属)纳米催化材料由于在提高催化活性和选择性等方面的重要作用而受到普遍关注，围绕双金属的材料组成、微观结构等因素进行调控合成制备不同的双金属(三金属)材料，研究上述不同的双金属材料在不同催化反应中的表现，试图寻找具有更高活性、选择性和稳定性的催化剂材料，并且尝试探索新的催化反应和催化反应机理也成为研究的热点问题。毫无疑问，研究双金属(三金属)材料的形貌可控合成具有重要的学术意义和工业价值。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于CO选择性加氢的催化剂及其制法和应用。该催化剂是一种用于CO选择性加氢的具有一维枝状结构的双金属(三金属)催化剂，其可通过液相还原法(如通过在二元醇体系中水热还原)等进行制备，且该制备方法操作简单、反应条件温和、反应产物形貌可控且结构稳定，具有良好的应用前景。

为解决上述技术问题，本发明的用于CO选择性加氢的催化剂，其是通过包括以下步骤的方法所制备得到的：

将含金属M的化合物溶解于溶剂中，加入表面活性剂，经密闭条件下进行水热处理，得到所述催化剂；

其中，含金属M的化合物包括以下组合中的一种：

(1)钴源(含钴的化合物)与铜源(含铜的化合物)的组合；

(2)钴源(含钴的化合物)与钯源(含钯的化合物)的组合；

(3)钴源(含钴的化合物)、铜源(含铜的化合物)和钯源(含钯的化合物)的组合。

所述催化剂是一种具有一维枝状结构的双金属或三金属的催化剂，其中，枝状结构包括棒状结构；所述催化剂的内部为20nm～200μm的核，表面为直径在15～50nm、长度为500nm～2μm的一维枝状纳米结构。如该催化剂的外围具有直径在20nm的棒状结构(一维枝状)。

所述含金属M的化合物中，铜和钴的摩尔比优选为1％～30％；钯和钴的摩尔比优选为0.01％～4％。

所述钴源包括：含钴的盐；优选为二价钴盐，如该二价钴盐包括：氯化钴、硝酸钴或乙酸钴中的一种或多种；优选为乙酸钴(如Co(Ac)₂·4H₂O等)。

所述铜源包括：含铜的盐；优选为二价铜盐，如该二价铜盐包括：氯化铜、硝酸铜或乙酸铜中的一种或多种；优选为乙酸铜(如Cu(Ac)₂·H₂O等)。