[发明专利]一种Pt/C复合催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种Pt/C复合催化剂及其制备方法和应用，属于催化材料技术领域。本发明以用椰壳炭为载体，以氯铂酸溶液为Pt前驱体，将其混合后可使椰壳炭均匀吸附Pt离子，最后通过甲醛溶液的还原作用将Pt离子在椰壳炭表面进行原位还原，形成尺寸细小且分散度高的Pt纳米晶，与椰壳炭相互作用强，使复合催化剂表现出良好的催化活性和催化选择性；通过控制还原反应的pH值，能够保证Pt离子的还原速率更稳定，使其充分还原为粒径均匀的Pt纳米晶；且制备过程无需煅烧等热处理，方法简单，参数易控，成本低。

技术领域

本发明涉及催化材料技术领域，尤其涉及一种Pt/C复合催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

对氨基苯酚是生产扑热息痛的重要医药中间体，扑热息痛是全球市场销量最大的解热镇痛药。对氨基苯酚合成工艺按原料路线主要分为对硝基苯酚法和硝基苯法，其中，硝基苯法以硝基苯电解还原和硝基苯催化加氢两种路线为主。硝基苯电解还原法工艺相对环保，但设备投资大，且需耗费大量电力，国内工业化报道极少。而硝基苯催化加氢法虽具有明显的原料优势且更为环保，但是硝基苯催化加氢法需要依赖催化剂，且催化剂大多为贵金属催化剂。贵金属催化剂如Pt、Pd、Ru、Rh等由于优异的催化活性，在催化芳硝基化合物加氢的研究中占有重要地位。但是，贵金属催化剂成本高、选择性低，并且传统氢气还原法制备的Pt催化剂以及商业Pt/C催化剂均存在金属颗粒较大，分散性较差等缺点，不能最大程度发挥催化剂的活性。

目前，已经有研究学者将贵金属催化剂负载于活性炭上制备复合催化剂的研究，但是需要经过煅烧等高温热处理，利用活性炭中的C对贵金属前驱体进行还原制备得到复合催化剂，该处理方式反应过程不易控制，不仅容易在高温下发生副反应，影响复合催化剂的催化选择性，而且高温条件容易影响活性炭的多孔结构以及贵金属晶粒的尺寸，从而影响复合催化剂的催化性能。

因此，亟需提供一种Pt/C复合催化剂的制备方法，能够使制备得到的Pt/C复合催化剂具备较高的催化活性和催化选择性，同时制备方法简单易行，参数易控。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Pt/C复合催化剂及其制备方法和应用，本发明提供的一种Pt/C复合催化剂的制备方法，制备得到的复合催化剂具有较高的催化活性和催化选择性，且制备方法简单易行，参数易控。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种Pt/C复合催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将椰壳炭、水和氯铂酸溶液混合，得到前驱液；

(2)将所述步骤(1)得到的前驱液和甲醛溶液混合进行还原反应，得到Pt/C复合催化剂；所述还原反应的pH值为8～12。

优选地，所述步骤(1)中的椰壳炭在使用前进行预处理；所述预处理包括依次进行的酸处理、洗涤、过滤和干燥。

优选地，所述步骤(1)中的椰壳炭和氯铂酸溶液中的氯铂酸的质量之比为(1～5)：(0.01～0.1)。

优选地，所述步骤(1)中氯铂酸溶液的浓度为0.01～0.025g/mL。

优选地，所述(1)中氯铂酸溶液中的氯铂酸和甲醛溶液中的甲醛的质量之比为(0.01～0.1)：(3～8)。

优选地，所述步骤(2)中甲醛溶液的质量浓度为35～40％。

优选地，所述步骤(2)中还原反应的温度为60～80℃，还原反应的时间为10～14h。

本发明还提供了上述技术方案所述的制备方法制备得到的Pt/C复合催化剂，包括椰壳炭载体和负载在所述椰壳炭载体表面的Pt纳米晶。

优选地，所述Pt/C复合催化剂中的Pt纳米晶的质量为Pt/C复合催化剂质量的1～5％。