[发明专利]一种负载型贵金属催化剂及其制备和应用

说明书

本发明涉及一种负载型贵金属催化剂制备的新方法。该催化剂包括载体有序介孔氧化铝以及负载在该载体上的活性组分Ru、Rh、Pd、Ag、Ir、Pt、Au等，且该催化剂以高分散的亚纳米尺度存在。该催化剂广泛适用于加氢反应和氧化反应过程中，表现出很高的加氢活性和分子氧活化性能，且制备方法操作简单，易于实现。

技术领域

本发明涉及一种负载型贵金属催化剂的制备方法，更具体地涉及一种用溶胶-凝胶法一步合成有序介孔氧化铝负载的贵金属型催化剂，该催化剂广泛用于加氢反应和氧化反应过程中。

背景技术

全世界85％的化学工业反应是在催化剂作用下进行的，高活性、高选择性、长寿命的催化剂对于降低原料和能源消耗、提高生产经济性、防止环境污染等方面有着重大贡献。贵金属具有空的d能带轨道，能够高效地活化氢气、分子氧，被广泛应用于加氢、氧化反应中。由于贵金属价格昂贵，如何提高贵金属的利用率和寿命一直是贵金属催化剂研究的重点。

制备负载型贵金属催化剂是提高贵金属活性组分的利用率和寿命最常用的手段。负载型贵金属催化剂还兼具无机非均相催化剂和金属有机配合物均相催化剂的优点。日本自动车株式会社于2006年在CN101300076A中提出使用有机络合物与贵金属溶液混合形成贵金属有机配合物，将该有机贵金属配合物滴加到含有氢微泡的溶液中，使贵金属还原并施加于载体上，煅烧得到贵金属催化剂。该方法先将贵金属还原再负载于载体上，不能保证贵金属在载体表面及孔道的均匀分布，而且，还原后进行焙烧还容易导致金属粒子长大。该制备方法贵金属分散度较低，贵金属利用率不高。

中国科学院长春应用化学研究所在专利CN105529475A中提出以碳载体、非金属杂原子试剂和氯铂酸为原料，通过搅拌回流，旋转蒸干，研磨及高温处理的方法配合使用，制备出铂单原子分散的催化剂。然而，该专利制备方法繁琐，不易操作；采用碳载体的比表面积较低、孔道结构复杂，孔径不均匀。这些不足限制了该催化剂在催化反应中的应用。

CN105435787A公共了一种高分散负载型纳米金催化剂的制备方法。该发明采用水热还原一步法合成锌镁铝尖晶石负载的纳米金催化剂。通过调变原料组成，催化剂中Au的质量百分含量为1.0-3.0％，Au纳米颗粒的平均粒径为2-5nm。该发明合成方法简单，然而，催化剂粒径仍旧较大。

上述负载型贵金属催化剂的制备方法均有一定的局限性，因此亟需开发一种新型的负载型贵金属催化剂制备方法。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中负载型贵金属催化剂制备过程繁琐、金属利用率低的技术问题，提供一种操作简单、活性金属组分利用率高的负载型贵金属催化剂制备方法。此外，本发明制备的负载型贵金属催化剂可以应用于多种加氢和氧化反应中。

基于上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种负载型贵金属催化剂的制备方法，主要步骤如下：

A)将表面活性剂、酸、铝源配制成醇溶液；

B)将上述醇溶液在室温、搅拌下加入活性组分前驱体，然后继续搅拌3-8小时；

C)将步骤B)中得到的溶液蒸干醇溶剂，然后继续老化36-72h；

D)取步骤C)中固体物质焙烧；

E)将步骤D)得到的焙烧后的固体还原活化；

F)将步骤E)还原活化后的产物在惰性气氛中钝化即得到所述负载型金属催化剂。

步骤A)中原料按质量份数计包括以下组分：表面活性剂15-25份，酸30-40份，铝源40-50份；