[发明专利]三维中空高分散金属催化剂及其制备方法

权利要求书

1.一种三维中空高分散金属催化剂的制备方法，其特征在于：所述催化剂以改性三维中空双金属氧化物为载体，以镍为活性组分，第IVA族元素金属、稀土元素金属为助剂，以该催化剂总质量计，镍的质量百分比为20～40 wt%，助剂中第IVA族元素金属的质量百分比为0.01～5wt%，助剂中稀土元素金属的质量百分比为0.01～5wt%，余量为改性三维中空双金属氧化物，所述的改性三维中空双金属氧化物是通过对三维中空双金属氧化物进行氧等离子体改性处理及硅烷偶联表面疏水再次改性制得，三维中空双金属氧化物由微波水热法制得，该三维中空高分散金属催化剂是采用光沉积技术将活性组分和助剂金属负载到改性三维中空双金属氧化物载体上制得，包括如下步骤：

步骤1）室温下，将金属A盐、金属B盐、表面活性剂、多元羧酸、沉淀剂、去离子水、无水乙醇加入反应釜中，30～80℃微波水热反应0.5～3h，冷却至室温后过滤，用去离子水洗涤滤饼至洗涤液的pH至7，干燥后升温至300～1000℃，在5～50mL/min的空气流中焙烧3～10h，降至室温，得三维中空双金属氧化物；

步骤2）室温下，将步骤1）中制得的三维中空双金属氧化物放入氧等离子体仪中处理2～10 min，得氧等离子体改性材料，分别将氧等离子体改性材料、硅烷偶联剂、去离子水加入到反应釜中，超声分散0.5～2h后过滤，用去离子水洗涤滤饼至洗涤液的pH至7，干燥后，得改性三维中空双金属氧化物；

步骤3）室温下，分别将金属镍盐、第IVA族元素金属盐、稀土元素金属盐、表面活性剂、去离子水、步骤2）中制得的改性三维中空双金属氧化物、氧牺牲剂加入反应釜中，搅拌1～2h后，再将还原剂加入反应釜中，在搅拌条件下使用紫外灯照射1～5 h，过滤；用去离子水洗涤滤饼至洗涤液的pH至7，干燥后，在5～50mL/min的空气流中、400～600℃下焙烧3～10 h，降至室温，得三维中空高分散金属催化剂；

步骤1）中所述的金属A盐为硫酸铬、硝酸铟、氯化镓中的一种，所述的金属B盐为硝酸钡、醋酸锌、硫酸铜中的一种。

2.根据权利要求1所述的三维中空高分散金属催化剂的制备方法，其特征在于：步骤1）中，去离子水：无水乙醇：金属B盐：表面活性剂：多元羧酸：沉淀剂：金属A盐的质量比为20～50：20～50：0.1~10：0.01~0.05：0.01~0.1：0.2~2：1；步骤2）中，氧等离子体改性材料：硅烷偶联剂：去离子水的质量比为0.01～0.02：0.0002～0.005：1；步骤3）中，去离子水：第IVA族元素金属盐：稀土元素金属盐：表面活性剂：还原剂：改性三维中空双金属氧化物：氧牺牲剂：金属镍盐的质量比为100~500：0.0001~0.5：0.0001~0.5：0.01～0.05: 0.01~0.2：1~5：1~2：1。

3.根据权利要求1所述的三维中空高分散金属催化剂的制备方法，其特征在于：步骤1）中所述的表面活性剂为脂肪酸甘油酯或N-酰基谷氨酸，所述的多元羧酸为酒石酸或草酸，所述的沉淀剂为碳酸钠或尿素。

4.根据权利要求1所述的三维中空高分散金属催化剂的制备方法，其特征在于：所述的步骤1）-3）中，所述的干燥的条件均为60～120℃干燥12～24h。

5.根据权利要求1所述的三维中空高分散金属催化剂的制备方法，其特征在于：步骤1）中，所述的微波水热反应的微波功率为400～800W。

6.根据权利要求1所述的三维中空高分散金属催化剂的制备方法，其特征在于：步骤2）中，所述的硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷或乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷。

7.根据权利要求1所述的三维中空高分散金属催化剂的制备方法，其特征在于：步骤2）中，所述的氧等离子体仪处理的射频功率为100～600 W，使用的气源为1～20%(v/v)O₂/N₂混合气，气体流速为1～100mL/min；步骤3）中，所述的紫外灯的功率为500～1500W。

8.根据权利要求1所述的三维中空高分散金属催化剂的制备方法，其特征在于：步骤3）中，所述的金属镍盐为醋酸镍、草酸镍、碳酸镍中的一种，第IVA族元素金属盐为硝酸锗或氯化亚锡，稀土元素金属盐为硝酸铈或硝酸镨，表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮或十六烷基三甲基溴化铵，还原剂选自硼氢化钠或柠檬酸三钠，氧牺牲剂选自异丙醇或三乙醇胺。