[发明专利]一种负载型纳米催化剂的制备方法

说明书

一种负载型纳米催化剂的制备方法，其特征在于：该催化剂含有复合氧化物载体和负载在载体上的金属活性组分，所述复合氧化物载体为SiO2‑MOx(M为Zr、Ce或La)，按原子物质的量比，Si：M为100:1‑20；所述金属活性组分为Pd、Pt、Rh、Au中的一种，且以催化剂的总量为基准，按重量含量计，金属活性组分含量为0.1‑5％，剩余为载体。和其它方法相比较，本发明制备的催化剂具有活性组分高度均匀分散、比表面积大、具有规律且窄孔径分布的介孔等优点，且制备方法简单，易于实现工业化。

技术领域

本发明涉及一种负载型纳米催化剂的制备方法，具体地，涉及一种溶胶凝胶法制备负载型纳米催化剂的方法。

背景技术

负载型催化剂包括活性组分和载体两个基本组成部分，某些负载型催化剂还包括助剂部分。载体是指担载活性组分和助剂的物质。因此，载体需要具备足够的机械强度，而且一般是多孔性物质，以便使活性组分和助剂分散在上面。

氧化物是常见的催化剂载体。一般而言，氧化物载体可以增加催化剂活性组分与反应物的接触面积，从而使产物的产率提高。常用的催化剂载体有氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化钛等氧化物载体。不同载体对不同反应有不同影响，而且催化剂的氧化物载体和不同的催化剂金属组分作用形式不同，将直接导致对催化剂性能有截然不同的影响。而当载体中多种成分复合,可以实现更加优异的性能。复合载体的性质不仅取决于单个组分的性质,更取决于两相的形貌和它们之间的作用力。复合氧化物虽然也是两种或多种组分的复合,但由于组成材料的组分之间存在较强的作用力或形成了互穿网络,微区的尺寸通常在纳米级,有时甚至达到分子水平,所以形成的复合氧化物在整个体系中是非常均匀的。另外,复合氧化物的性质也不是组成组分性质的简单加和,常常表现出许多单一组分所不具备的优良性能。比如，具有高比表面和结构稳定性的SiO₂-Al₂O₃复合载体，在石油化工、汽车尾气净化、NOx的转换等领域有着广泛的用途。SiO₂-Al₂O₃复合氧化物具有很高的比表面,分散度好,并且高温焙烧时性能稳定,可作为高温反应催化剂的载体。

SiO₂-ZrO₂复合氧化物也具有许多优良的物理化学性能,如良好的机械强度，较强的表面酸性和催化活性，高的热稳定性和化学稳定性以及离子导电性好等,因而被广泛应用于许多领域中,尤其是在陶瓷改性、固体超强酸、无机分离膜和多相催化等方面。目前,已有不少关于SiO₂-ZrO₂复合氧化物制备和应用方面的报导。SiO₂-ZrO₂复合氧化物作为优良的催化剂载体也得到广泛地应用。Damyanova等人(Damyanova S.,Petrov L.,CentenoM.A.,etc,Applied Catalysis A:General,2002,224(l-2),271-284)研究了SiO₂-ZrO₂复合氧化物负载Mo的加氢脱硫催化剂,发现在SiO₂载体中加入少量ZrO₂,可以极大地改变表面Mo氧化物的分散度,进而提高催化剂的反应活性。Rana等人(Rana M.S.，Srinivas B.N.,Maity S.K.,etc.,Journal of Catalysis,2000,195(1),31-37)研究了SiO₂-ZrO₂负载的Mo、CoMo和NiMo催化剂在异丙基苯加氢裂化反应中的催化活性,发现载体中Si含量较高的催化剂的活性更好,而且助剂Co和Ni的对富Si的复合氧化物负载的催化剂的活性的促进作用也更为明显。Chen等人(Chen J.G.Xiang H.W.,Gao H.Y.，Reaction Kinetics andCatalysis Letters,2001，73(1),9)研究了SiO₂-ZrO₂负载的Co催化剂在F-T合成反应中的活性,发现催化剂在反应过程中活性逐渐下降,失活后的催化剂采用H₂在673K还原可以在一定程度上恢复活性。