[发明专利]一种用于CO催化氧化的Pt-PbTiO3 纳米催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于CO催化氧化的催化剂的制备方法，具体说是一种用于CO催化氧化的Pt-PbTiO₃ 纳米催化剂的制备方法。

背景技术

铁电氧化物PbTiO₃是一种典型的钙钛矿结构的材料，其结构简单，并具有优异的铁电、压电和介电性能。PbTiO₃具有高的铁电相变(居里温度（490^oC）和高的自发极化性，在非挥发性铁电存储器、压电传感器、热释电敏感器和高介电电容器等微电子器件的制备上有着广泛的应用。近年来，研究者发现铁电纳米材料的尺寸效应对材料整体的性能，尤其是表面性能有很大的影响，使得铁电纳米材料的表面化学性质，表面极化以及荷电情况，与块体材料的性质有很大的不同，遂逐渐将研究兴趣转移到铁电纳米材料的表面化学上。通过一定的物理或者化学手段，将铁电纳米材料与半导体氧化物和金属单质复合，从而研究铁电纳米材料对复合体系中另一组分性质的影响是其中的一种常见的方法。因此，在铁电纳米材料上制备异质结结构的Pt-PbTiO₃纳米复合体系以及该体系的相关性能引起了人们越来越多的兴趣和重视。通常，人们对金属催化剂的研究限于单纯的贵金属体系，这种催化体系成本高，过程难以控制，催化活性不高，并且催化剂容易失活。因此，通过一定的物理或者化学方式对贵金属催化剂进行调控，并试图获得更高的催化活性的催化剂成为迫切需求。理论研究发现，以铁电氧化物为基底，在其上制备贵金属Pt薄膜或者Pd的颗粒，形成的异质结构作为催化剂对还原性气体进行氧化还原反应时，贵金属表现出来的反应活性与单纯贵金属体系有很大的不同；研究表明，铁电基底的表面极化对附着于其上的贵金属催化剂有显著的调控作用，进而影响到最终的催化行为。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单，过程易于控制且催化活性高的用于CO催化氧化的Pt-PbTiO₃ 纳米催化剂的制备方法。

本发明的用于CO催化氧化的Pt-PbTiO₃ 纳米催化剂的制备方法，采用的是湿化学反应法，包括以下步骤：

1) 将水热法制备的0.1～1.5 g钙钛矿相PbTiO₃ 单晶纳米颗粒加入到50～200ml去离子水中，超声分散，得到水分散PbTiO₃悬浊液；

2) 超声分散状态下，向步骤1）制得的水分散PbTiO₃悬浊液中滴加2～6ml 浓度为20～100m mol/L H₂PtCl₆·6H₂O溶液，得到铅、钛和铂的离子悬浊液；

3) 超声分散状态下，向步骤2）制得的铅、钛和铂的离子悬浊液中滴加60ml浓度为 0.1～0.4 mol/L NaBH₄溶液，得到非晶状态的Pt-PbTiO₃纳米颗粒悬浊液；

4) 将步骤3）中制得的非晶状态的Pt-PbTiO₃纳米颗粒悬浊液离心，依次用去离子水和乙醇清洗至洗出液为中性，干燥沉淀产物，得到Pt-PbTiO₃ 纳米颗粒催化剂。

本发明中，所述的H₂PtCl₆ ·6H₂O和NaBH₄的纯度都不低于化学纯。

本发明采用湿化学方法，以水热法合成的四方钙钛矿PbTiO₃ 纳米颗粒、六水合氯铂酸(H₂PtCl₆·6H₂O)、硼氢化钠（NaBH₄）和去离子水作为反应物料，利用硼氢化钠的还原性，将Pt还原到PbTiO₃纳米颗粒的表面，形成不稳定的Pt纳米颗粒，随之使其在后续的干燥过程中达到完全晶化，从而获得用于CO催化氧化的Pt-PbTiO₃ 纳米催化剂。

本发明工艺过程简单，易于控制，污染少，成本低，易于大规模生产；制得的Pt-PbTiO₃纳米催化剂体系稳定，纯度高，CO催化氧化效率高，低温催化活性高。

附图说明

图1是本发明制备的Pt-PbTiO₃纳米催化剂的XRD图谱；

图2是本发明制备的Pt-PbTiO₃纳米催化剂的HRTEM图片；