[发明专利]一种负载型金属基催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种负载型金属基催化剂及其制备方法，属于催化剂技术领域。解决了现有技术中负载型金属基催化剂制备成本高，形貌不可控，金属利用率低的技术问题。本发明的金属基催化剂的制备方法：先按配比取各原料；然后将金属前驱体和助剂吸附在载体上，得到吸附金属前驱体的粉末；最后将吸附金属前驱体的粉末和吸附剂彼此分离的放置在密闭容器中，在还原性气体的作用下对吸附金属前驱体的粉末进行热处理，吸附剂除去气体副产物，得到负载型金属基催化剂。该金属基催化剂具有较小的金属粒径，大大提高了金属的利用率，且催化性能也有较大提高，该催化剂的制备方法，工艺简便，成本较低，对催化领域的发展有重要促进作用。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种负载型金属基催化剂及其制备方法。

背景技术

随着全球气候恶化，化石能源枯竭，可持续清洁能源如太阳能、风能、核能及其相关的储能设备受到广泛关注。在现代化学、能源、交通领域，基于金属的异相催化发挥着不可替代的作用。在过去几十年里，一些金属如钯、铂、钌、铑、铱、金、银等，由于他们独特的电子结构，在相当广泛的催化反应体系中都表现出优异的催化活性和选择性。而且这些材料在长期稳定性测试中也表现出非常好的抗腐蚀性。但是，例如在电解水、燃料电池等重要的能源转换过程中，高载量的金属基催化剂占据了设备的主要成本，这成为制约新能源技术发展的重要因素之一。所以，为了缓解金属极低的资源储量和日渐增加的使用需求之间的矛盾，最大化地利用金属资源并且不损失催化性能成为现阶段亟待解决的关键问题。

现有技术中，商业催化剂的制备方法主要是液相还原和热还原。前者需要消耗大量昂贵的化学试剂，产生较多的化学污染，而后者需要消耗更多能量。除此之外，当前两种方法都很难对催化剂的形貌进行大范围的精确调控。

发明内容

有鉴于此，本发明为解决现有技术中负载型金属基催化剂制备成本高，形貌不可控，金属利用率低的技术问题，提供了一种负载型金属基催化剂及其制备方法，该金属基催化剂具有较小的粒径分布，较高的催化活性。

本发明解决上述问题，采取的技术方案如下：

本发明提供一种负载型金属基催化剂的制备方法：

步骤一、按金属前驱体、助剂、载体、吸附剂的质量比为1:(0～30):(0.1～2):(0～300)取各原料；

步骤二、将金属前驱体和助剂吸附在载体上，得到吸附金属前驱体的粉末；

步骤三、将吸附金属前驱体的粉末和吸附剂彼此分离的放置在密闭容器中，在还原性气体的作用下对吸附金属前驱体的粉末进行热处理，吸附剂除去气体副产物，得到负载型金属基催化剂。

优选的是，所述还原性气体经常温下为液态的还原剂在对吸附金属前驱体的粉末进行热处理的过程中挥发而成，所述还原剂为水、甲醇、乙醇、丙醇、油胺、十八烯中的一种或几种按任意比例的混合；更优选的是，所述还原剂的体积与密闭容器的容积比大于0小于等于0.6。

优选的是，将金属前驱体和助剂吸附在载体上的方法为：将载体、金属前驱体和助剂在分散液中混合均匀，得到悬浮液，再将悬浮液固液分离，得到吸附金属前驱体的粉末；更优选的是，所述混合均匀的方式为超声搅拌。

优选的是，所述密闭容器为反应釜，反应釜内置样品台，将吸附金属前驱体的粉末置于样品台内，吸附剂放置在样品台的周围。

优选的是，将热处理后得到的固体粉末，经洗涤，干燥后，得到负载型金属基催化剂。