[发明专利]负载型还原态贵金属催化剂的制备方法

说明书

本发明提供了一种负载型还原态贵金属催化剂的制备方法，包括以下步骤：制备含可溶性贵金属的前驱体溶液；将催化剂载体浸渍在所述前驱体溶液中，超声震荡，搅拌，制得悬浮液；将悬浮液固液分离后的固体进行热处理；将热处理后的固体进行气相光还原，即得负载型还原态贵金属催化剂。制得的催化剂中贵金属的质量含量为0.01‑10％。本发明的负载型还原态贵金属催化剂具有制备工艺简单、贵金属分散性好、稳定性佳、制备和反应条件温和等优点。

技术领域

本发明属于复合材料制备技术领域，本发明具体涉及一种负载型还原态贵金属催化剂的制备方法。

背景技术

由于具有特殊的催化、电、热等物理和化学性能，贵金属材料被称为“工业味精”，很难被其他元素替代。已知贵金属材料在化工、能源、环境、生物、科学仪器、电子、航空航天等领域都扮演着重要角色，随着技术进步，其新的需求点也在不断地被开发出来。由于贵金属资源稀缺，价格昂贵，如何更有效地使用贵金属材料成为了一项重要研究课题。贵金属负载型催化剂是指将贵金属组分担载在载体表面上的复合型催化剂。由于块体的贵金属催化活性往往较低，制备高分散的贵金属负载型催化剂是降低贵金属使用成本，提高贵金属催化剂材料使用效率和范围最常用的手段之一。

制备负载型贵金属催化剂的过程，首先需将贵金属的前驱体溶液与载体混合，进一步采用固相法、液相法或气相沉积法获得还原态的产品。其中固相法包括高温煅烧法和煅烧还原法，主要通过将金属盐在高温环境中分解或进一步通入还原性气氛还原，此法耗能高、且不易实现贵金属的均匀负载。还原性气氛还能导致金属氧化物载体与贵金属之间的强相互作用，从而影响催化活性(Tauster S J.Strong metal-supportinteractions.J.Am.Chem.Soc.,1987,4:170-175)。气相沉积法则包括物理气相沉积、化学气相沉积等方法，虽可实现精细控制沉积的贵金属纳米粒子，但是该技术需要较昂贵的设备。液相法中一般采用强还原剂或光照还原的方法还原贵金属，进一步干燥后可获得贵金属负载型催化剂。但是采用强还原剂如硼氢化钠(NaBH₄)，如使用不当可能造成对操作者或者对生态的危害；另外强还原剂需要以适当的速率添加才会产生适当大小的晶种，因此容易造成产品质量不稳定。液相体系中的光催化还原法则是在溶液环境中，利用光照条件下光催化剂表面产生的光生电子还原贵金属，从而实现负载型复合催化剂合成的方法。

经文献检索发现，CN 101362087A公布了一种利用光催化氧化还原耦合法制备贵金属修饰二氧化钛光催化剂的方法。该方法是在有机物，如甲醇、乙醇等的水溶液中，光照含有光催化剂和贵金属前驱物的溶液，还原金属离子，实现贵金属的负载。该专利所涉及的是一种典型的液相光还原法，上述方法中需加入光催化剂如TiO₂，也需要在含有贵金属前驱体的溶液中加入有机相，如甲醇等作为光生空穴牺牲剂。江治等发现(Jiang Z,Zhang ZY,Shangguan W,et al.Catalysis ScienceTechnology,2016,6(1):81-88)，在光还原合成铂负载催化剂过程中，随着溶液中甲醇含量的下降，铂的分散度逐渐下降。在20％甲醇含量的体系中表面铂出现了明显的团聚。因此如要制备高分散的还原态贵金属催化剂就需大量使用有机牺牲剂。固液相分离过程会造成溶剂的抛弃，提高生产成本，并导致环境污染。在液相光还原反应、固液分离干燥以及进一步反应过程中，表面的贵金属纳米颗粒也可能进一步团聚，导致催化剂分散度下降，催化活性下降。

因此从经济性、环境友好、材料本身的稳定性以及方法的扩展性等角度来看，上述方法均有一定的局限性，开发一种新型的负载型贵金属制备方法势在必行。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种负载型还原态贵金属催化剂的制备方法。该制备方法采用固相光还原法制备负载型还原态贵金属催化剂，避免了大量使用有机溶剂、成本低、绿色、环保。载体表面的贵金属呈高分散状态、稳定性高。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种负载型还原态贵金属催化剂的制备方法，包括以下步骤：