[发明专利]一种规整结构Pt单原子分散催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种规整结构Pt单原子分散催化剂及其制备方法：将CeO₂‑ZrO₂氧化物固溶体粉末加水湿磨成氧化物浆液，将催化剂基体置于酸液中浸泡后清洗、烘干；将烘干后的催化剂基体浸入氧化物浆液中进行涂覆处理，随后取出催化剂基体烘干、焙烧；重复进行上步骤直至催化剂基体增重10～20wt％，得到规整催化剂载体；将规整催化剂载体埋在Pt/Al₂O₃催化剂粉末中并在空气气氛中焙烧，随后从Pt/Al₂O₃催化剂粉末中取出得到规整结构Pt单原子分散催化剂。本发明制备的催化剂为规整的蜂窝状结构且其中活性元素Pt为单原子分散，该催化剂中Pt与载体之间有很强的相互作用，不会发生Pt的团聚与烧结，具有很好的稳定性。

技术领域

本发明属于催化剂合成的技术领域，更具体地讲，涉及一种规整结构Pt单原子分散催化剂及其制备方法。

背景技术

贵金属Pt由于其突出的催化活性被广泛用于各类催化剂，为了提高其利用率常常将Pt负载于高表面积的载体表面。负载型催化剂中Pt的分散度对催化性能至关重要，分散度越高催化活性越好，同时Pt颗粒越小利用率越高。

但是在使用过程中Pt会发生团聚、烧结(尤其在温度较高的情况下)，这是造成负载型催化剂降活、失活的重要原因。采用可还原的氧化物作为催化剂载体可以在一定程度上阻止Pt的团聚、烧结，因为Pt与可还原载体之间存在较强的相互作用，它起到稳定Pt的作用。制备Pt单原子分散的催化剂可进一步提高Pt的利用率，此时Pt具有理想的分散度，催化活性也会很高。

但是，如何解决单原子分散的Pt的稳定性一直是该类催化剂制备的难点。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种能够解决现有Pt单原子催化剂稳定性不足和规整催化剂制备过程繁琐等问题的规整结构Pt单原子分散催化剂及其制备方法。

本发明的一方面提供了一种规整结构Pt单原子分散催化剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

A、将CeO₂-ZrO₂氧化物固溶体粉末加水湿磨成氧化物浆液，将催化剂基体置于酸液中浸泡后清洗、烘干；

B、将烘干后的催化剂基体浸入氧化物浆液中进行涂覆处理，随后取出催化剂基体烘干、焙烧；

C、重复进行步骤B直至催化剂基体增重10～20wt％，得到规整催化剂载体；

D、将所述规整催化剂载体埋在Pt/Al₂O₃催化剂粉末中并在空气气氛中焙烧，随后从Pt/Al₂O₃催化剂粉末中取出得到所述规整结构Pt单原子分散催化剂。

根据本发明规整结构Pt单原子分散催化剂的制备方法的一个实施例，在步骤A中，将所述CeO₂-ZrO₂氧化物固溶体粉末与水在高能球磨机中球磨10～15h得到所述氧化物浆液；将所述催化剂基体在质量浓度为5～10％的稀硝酸溶液中浸泡20～24h后清洗、烘干。

根据本发明规整结构Pt单原子分散催化剂的制备方法的一个实施例，所述催化剂基体为蜂窝状堇青石陶瓷。

根据本发明规整结构Pt单原子分散催化剂的制备方法的一个实施例，在步骤B中，所述涂覆处理为在超声振荡条件下进行的超声辅助涂覆处理。

根据本发明规整结构Pt单原子分散催化剂的制备方法的一个实施例，所述Pt/Al₂O₃催化剂粉末的催化剂载体为活性氧化铝且Pt负载量为0.5～2％。