[发明专利]一种低温催化氧化乙烯的铂锰基双金属催化剂

说明书

一种低温催化氧化乙烯的铂锰基双金属催化剂，属于催化化学与环境化学领域。将Pt₂Mn双金属纳米粒子负载到TiO₂载体上，随后经过灼烧形成Pt‑MnO_x/TiO₂催化剂，其中金属铂的负载量为1.6wt％(质量分数)。制备方法为：在油胺体系中，采用油相还原的方法，将乙酰丙酮铂与十羰基二锰同时还原，形成尺寸均一的Pt₂Mn双金属粒子，再采用浸渍法将金属粒子负载到TiO₂载体上，Pt负载量为1.6wt％(质量分数)。将负载Pt₂Mn催化剂经过300℃灼烧形成Pt‑MnO_x/TiO₂纳米催化剂。本发明所得Pt‑MnO_x/TiO₂纳米催化剂纳米颗粒尺寸均一，在催化领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种Pt-MnO_x/TiO₂纳米催化剂及其制备方法，具体涉及采用油相还原法制备尺寸均匀的Pt₂Mn合金粒子，采用浸渍法将其负载到TiO₂表面，随后灼烧后形成Pt-MnO_x/TiO₂结构。对乙烯氧化具有高催化活性的Pt-MnO_x/TiO₂纳米催化剂，属于催化化学与环境化学领域。

背景技术

乙烯是一种小分子挥发性有机物，是世界上产量最大的化学产品之一，也是石油化工产业的核心。乙烯产品在国民经济中占有重要的地位。世界上已将其产量作为衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志之一。在工业中，乙烯是合成纤维、合成橡胶、合成塑料(聚乙烯及聚氯乙烯)、合成乙醇(酒精)的基本化工原料，也可用于制造氯乙烯、苯乙烯、环氧乙烷、醋酸、乙醛、乙醇和炸药等，此外还可用作水果和蔬菜的催熟剂。但是，乙烯具有较强麻醉作用，人若吸入大量乙烯会立即失去意识。且乙烯会对水体、土壤和大气会造成污染，因此消除环境中的乙烯是十分必要的。并且在温室及果蔬储存场所果蔬也会释放乙烯，导致果蔬的腐败。因此，消除这些场所的乙烯也具有很大商业价值。

随着催化技术和催化剂材料的发展，人们对乙烯的完全氧化进行了大量的研究工作。Michaele等(Z.Michaele,et al.,[J].A.Marca,Environ.Sci.Technol.,2000,34:5206)、Keller等(N.Keller,et al.,[J].Chem.Rev,2013,133:5029)和Thomas等(A.W.Thomas,et al.,[J]:J.Phys.Chem.C,2011,115:16537)在连续反应器中将乙烯在二氧化钛基材料上进行光催化氧化。然而，这些反应需要复杂的工作条件，且在室温或低于室温时消除乙烯的效率较低。此外，在上述报道中，臭氧被用作强氧化剂。然而，过量的O₃会造成二次污染，必须有效地去除，此项额外的化学过程会增加工业应用的成本。

Ahn等(H.G.Ahn,et al.,[J].Nanotechnol.2006,6:3599)利用沉积法制备了Au/Co₃O₄可以在165℃完全催化氧化乙烯。Li等(W.C.Li,et al.,[J].Chem.Eng.J.2016,293:243)将Co的氧化物负载在介孔C球上，在185℃可以完全催化氧化乙烯。但由于这些报道中完全氧化乙烯的温度过高，无法得到商业应用。Kumar等(D.Kumara,et al.,[J].Top.Catal.2007,46:169)利用动力学公式测算出Pd/SiO₂在150～200℃可以完全催化氧化乙烯。