[发明专利]一种高稳定性单原子铂基催化剂及其制备方法和在挥发性含氧烃低温净化中的应用

说明书

一种高稳定性单原子铂基催化剂及其制备方法和在挥发性含氧烃低温净化中的应用，向六水合硝酸铈的水溶液中加入无水乙醇，得到透明澄清溶液；然后加入氢氧化钾溶液，搅拌均匀，得到微乳液，将微乳液水热晶化后焙烧，得到粉末，再将粉末焙烧，得到固体，将固体加入到水中，得到混合物，向混合物中加入尿素溶液以及六水合氯铂酸‑乙二醇溶液，反应完全后焙烧，得到高稳定性单原子铂基催化剂。该方法通过异位强还原法构建CeO₂高暴露晶面簇表面的氧缺陷位点，并利用丰富的缺陷位点捕获铂基前驱体。本发明中所制备的催化材料具有原子级分散的铂活性位点并展现出优异的挥发性含氧烃低温净化能力。

技术领域

本发明属于大气污染治理技术领域，特别涉及一种高稳定性单原子铂基催化剂及其制备方法和在挥发性含氧烃低温净化中的应用。

背景技术

挥发性有机污染物（Volatile Organic Compounds，VOCs）是指在常压下沸点低于260°C的有机化合物，或在室温（25°C）下饱和蒸气压超过 133.32Pa，以气态分子形态排放到空气中的有机化合物的总称。VOCs种类繁多，主要包括脂肪烃、含氧烃、芳香烃及其衍生物、含卤烃、含氮烃、含硫烃等。VOCs具有很高的大气化学反应活性，是大气氧化性增强的关键因素。近年来，我国VOCs排放总量逐渐增加，其引发的光化学烟雾、城市灰霾等大气复合污染问题日益严重。大量VOCs排放不仅造成大气质量下降，而且对人体的免疫系统、肾脏和呼吸系统的功能也产生极大的危害，增加人体（脑、胰脏、淋巴、造血和胃部等组织及器官）的致癌风险。继除尘、脱硫、脱硝和机动车尾气污染治理后，VOCs污染控制已成为我国大气污染控制优先方向之一。根据相关要求，我国目前实行重点行业（园区）排放挥发烃类的减量减排，强调开展结合源头的排放过程的减排措施，并形成高效的控制技术和工艺设备。因此，VOCs高效减排控制对改善我国大气环境质量具有重要意义。含氧挥发性有机污染物（如甲醛、丙酮、乙酸乙酯等）作为杂原子烃类的代表，可由家具装潢，涂料，包装印刷，电子化工等多种途径排入环境中，对人类的生产生活造成极为严重的负面影响。催化氧化技术由于具有高效、节能、环保等优点，是目前净化低浓度挥发烃类的最有效手段之一。负载型贵金属催化剂由于其活性好、可再生能力强，在含氧烃类的去除中被广泛采用。但由于贵金属价格昂贵且活性中心易团聚易失活等因素限制其进一步工业化应用的前景。因此急需根据挥发性含氧烃类的排放特点和分子特征研发一种具有高活性、高稳定性的单原子催化剂以提高单位铂原子上的污染物转化率，在降低催化材料成本低的同时仍能保持较高的活性和稳定性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有高稳定性单原子铂基催化剂的制备方法及其在挥发性含氧烃低温净化中的应用。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种高稳定性单原子铂基催化剂的制备方法，向六水合硝酸铈的水溶液中加入无水乙醇，得到透明澄清溶液；然后加入氢氧化钾溶液，搅拌均匀，得到微乳液，将微乳液水热晶化后焙烧，得到粉末，再将粉末焙烧，得到固体，将固体加入到水中，得到混合物，向混合物中加入尿素溶液以及六水合氯铂酸-乙二醇溶液，反应完全后焙烧，得到高稳定性单原子铂基催化剂。

本发明进一步的改进在于，六水合硝酸铈的水溶液将通过将六水合硝酸铈溶解于水中制得，其中，六水合硝酸铈与水的比为（5-35）mmoL：（35-55）mL；

六水合硝酸铈与无水乙醇的比为（5-35）mmoL：（5-10）mL。

本发明进一步的改进在于，六水合硝酸铈与氢氧化钾溶液的比为（5-35）mmoL：（25-45）mL，其中，氢氧化钾溶液的浓度为7-13mol/L；

水热晶化的温度为100-180°C，时间为22-25h。

本发明进一步的改进在于，将微乳液水热晶化后焙烧时，焙烧的温度范围450-550°C，时间为4.5-5.5h。