[发明专利]一种复合材料催化剂的制备方法、及其产品和应用

说明书

本发明公开了一种复合材料催化剂的制备方法、及其产品和应用，属于催化剂领域，方法包括：S1采用3D打印方式制备毫/微多孔结构非晶合金前驱体；S2采用化学或电化学工艺，通过腐蚀液对毫/微多孔结构非晶合金前驱体进行选择性腐蚀，在前驱体表面制备金属纳米多孔结构，获得分级多孔结构件；S3对分级多孔结构件执行表面改性以形成金属氧化物或者金属硫化物，从而提高分级多孔结构件的催化性能，采用下列方式中的一种或者多种执行表面改性。本发明还提供了如上方法制备获得的催化剂，该催化剂可以应用在污水处理和电催化领域。本发明方法简单易行，制备出的催化剂效果较好。

技术领域

本发明属于多孔材料催化剂制备技术领域，具体涉及一种三维分级多孔金属基复合材料催化剂的制备方法及产品和应用。

背景技术

催化剂在现今化学工业中具有举足轻重的地位，开发能快速、高效、稳定的新型催化剂至关重要。

目前，常用的工业催化剂主要为纳米级粉体，这些粉体分散负载在具有巨大比表面积的载体上，如沸石、多孔碳、硅藻土、分子筛等上。在催化反应过程中，这些催化剂易于与载体脱落从而导致催化剂失活。此外，纳米粉体催化剂制备方法主要有：水热法、溶剂热法、化学气相沉积、溶胶-凝胶法等，这些过程批次得到催化剂量较少，且制备过程对环境有害，有时还需要使用特殊环境。

因此，有必要开发一种新型的催化剂以及催化剂的制备方法。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种复合材料催化剂的制备方法及其产品，其目的在于，采用非晶合金粉末结合3D打印技术，并采用去合金工艺和表面修饰工艺，制备出三维分级多孔金属及复合材料催化剂，采用本发明方法可以制备出毫/微-纳米分级多孔金属催化剂材料，基于这种特殊的分级结构，该催化剂可以表现出比单级多孔催化剂更优异的催化性能。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种复合材料催化剂的制备方法，其包括如下步骤：

S1：采用3D打印方式制备毫/微多孔结构非晶合金前驱体；

S2：采用化学或电化学工艺，通过腐蚀液对毫/微多孔结构非晶合金前驱体进行选择性腐蚀，在前驱体表面制备金属纳米多孔结构，获得分级多孔结构件；

S3：对分级多孔结构件执行表面改性以形成金属氧化物或者金属硫化物，从而提高分级多孔结构件的催化性能，采用下列方式中的一种或者多种执行表面改性：

i.在氧气气氛下加热氧化；

ii.在碱液中阳极氧化；

iii.静电吸附纳米级氧化物；

iv.在多硫化物中硫化；

v.电化学沉积。

以上发明构思中，步骤S2也称为脱合金化技术，3D打印方式实质上也是采用选区激光熔化方式。

进一步的，步骤S1中，用于3D打印的粉末为非晶态粉末，非晶态粉末的粒径为10μm～60μm。

进一步的，所述非晶合金包括Zr基、Al基、Fe基、Ni基、Cu基、Au基、Mg基、Pd基、Pt基以及稀土基体系的非晶态合金。

进一步的，步骤S2中获得的分级多孔结构件为Cu、Ni、Ag、Au、Pt或Pd的金属材质分级多孔结构件，或者为

CuAg、PtNi、PtAg、PtFe、PtP、PtPd的合金材质的分级多孔结构件。

进一步的，在步骤S2和步骤S3之间还包括纳米多孔的孔径调控步骤，具体为，将分级多孔结构件置于真空退火炉中进行退火，通过控制退火温度和退火时间，调控纳米多孔结构的孔径。

按照本发明的第二个方面，还提供一种如上所述方法制备获得复合材料催化剂。