[发明专利]一种铂/氧化铈@二氧化硅多孔催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及催化剂制备技术领域，具体涉及一种Pt/CeO₂@SiO₂多孔催化剂及其制备方法。

背景技术

贵金属催化剂因其高的催化活性、独特的选择性及稳定性而被广泛应用于环保、新能源和石油化工等领域。由于贵金属资源贫乏、价格昂贵，因此提高贵金属利用率一直是贵金属催化剂研制的核心问题。其中将贵金属催化剂尺寸纳米化，是充分利用贵金属的有效方法。然而，贵金属纳米粒子的熔点较低，易烧结而影响催化活性。为此，科学家通常将贵金属纳米粒子与氧化物复合，使纳米粒子“锚定”于氧化物载体表面。

在各种氧化物载体中，铈氧化物因其优越的储氧能力、Ce³⁺/Ce⁴⁺之间有效的可逆转化以及与贵金属强相互作用等优点，在催化领域备受关注。譬如，在传统的汽车尾气三效催化剂中，高温含氧气氛下CeO₂载体会与Pt、Pd发生相互作用生成Ce-O-Pt、Ce-O-Pd键。该键的形成会抑制其在高温条件下的迁移和烧结(J.Am.Chem.Soc.,2005,127,18010-18011)。然而，传统的负载方法虽然在一定程度上提高了贵金属热稳定性，但如何有效抑制贵金属烧结仍是一个挑战。

为了进一步提高贵金属催化剂的热稳定性，科学家们通常采用核壳结构来抑制贵金属烧结。譬如，严纯华院士等借助微乳液法制备的Pt/CeO₂@SiO₂核壳纳米粒子，由于SiO₂壳层在煅烧过程中抑制了Pt与CeO₂的长大，使得除去SiO₂壳层后的Pt/CeO₂复合粒子仍保持较高的热稳定性，并显示了优越的CO氧化催化性能(J.Am.Chem.Soc.,2010,132,4998-4999)。然而，传统核壳结构虽能有效抑制贵金属烧结，但壳层的包覆会限制反应物和产物分子扩散，从而影响催化活性。而除去壳层又会使贵金属失去保护。因此，寻求一种新型贵金属基催化剂制备方法，使得催化剂具有多孔结构，既不影响反应底物和产物分子的传质，又具有高热稳定性，将具有重要的意义。

发明内容

针对上述现有技术，本发明的目的是提供一种具有高活性和高热稳定性的Pt/CeO₂@SiO₂多孔催化剂及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种Pt/CeO₂@SiO₂多孔催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将环己烷和表面活性剂混合搅拌后，加入含有H₂PtCl₆、Ce(NO₃)₃和模板剂的混合溶液，搅拌，形成第一微乳液体系；

(2)将环己烷和表面活性剂混合搅拌后，加入含有NaOH和NaBH₄的混合溶液，搅拌，形成第二微乳液体系；

(3)将第一微乳体系和第二微乳体系混合，搅拌5-7h后加入氨水，再搅拌1.5-2.5h后加入正硅酸四乙酯，继续搅拌，反应结束后加入乙醇，离心、洗涤、干燥，得到Pt/CeO₂-M_xO_y@SiO₂催化剂；

(4)将步骤(3)得到的Pt/CeO₂-M_xO_y@SiO₂催化剂分散在酸性溶液中并搅拌，反应结束后，离心、洗涤、干燥，得到Pt/CeO₂@SiO₂多孔催化剂。

优选的，步骤(1)和步骤(2)中，将环己烷和表面活性剂按体积比为(4.8～5.2)：(1.8～2.2)混合搅拌。

优选的，步骤(1)和步骤(2)中，所述表面活性剂为IGEPAL CO-520。

优选的，步骤(1)中，含有H₂PtCl₆、Ce(NO₃)₃和模板剂的混合溶液中，H₂PtCl₆、Ce(NO₃)₃和模板剂的摩尔浓度比为(0.0022～0.0027)：(0.04～0.06)：(0.01～0.05)。