[发明专利]大气压冷等离子体还原制备负载型双金属催化剂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大气压冷等离子体还原制备负载型双金属催化剂的方法，其属于材料制备和催化科学技术领域。

背景技术

相对于负载型单金属催化剂，负载型双金属催化剂具有特殊和可调变的电子结构、表面性质和化学性质，在化工、环保和能源领域有着重要的应用前景。简单有效的催化剂制备方法是生产高效负载型双金属催化剂的关键。目前负载型双金属催化剂的制备方法，主要采用化学还原法和沉积-沉淀法等。化学还原法需要使用大量有毒有害的还原剂，不易控制担载量，且环境不友好。沉积-沉淀法通常可以制备性能较高的负载型双金属催化剂，但其不适合于低等电点的载体，且不易实现完全沉积、同时需要较为苛刻的反应条件。浸渍法是制备负载型金属催化剂的一种简单、易行的方法，能够很好地控制金属担载量。但其制备的负载型双金属催化剂的金属粒径较大、分散性较差，从而使其活性较差。

因此，如果能对浸渍法获得的负载型金属催化剂的前驱体进行简单处理，获得高性能的催化剂具有重要的应用价值。冷等离子体是一种制备负载型金属催化剂的方法，具有操作简单、处理时间短、环境友好等优点，能明显提高催化剂的性能。

Diamy等人（Chemical Physics Letters，1997，269（3-4）：327-332）公开发表了采用微波等离子体制备负载型Au基双金属催化剂。其优点在于在低温下还原，避免了热效应导致的贵金属颗粒团聚变大。但其在低气压下，不易于规模化放大。刘昌俊等人在专利（专利公开号：CN1539553，CN1647858，CN1739854， CN102151586）中报道了采用低温等离子体还原制备负载型金属催化剂的方法，可以把金属离子还原成金属单质。但其通常在低气压下进行，且其专利中强调电子还原，很难实现大气压下还原金属离子。

发明内容

鉴于现有技术存在的问题，本发明的目的是要提供一种大气压冷等离子体还原制备负载型双金属催化剂的方法，其能够在大气压下快速还原双金属前驱体，获得高性能负载型双金属催化剂。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：大气压冷等离子体还原制备负载型双金属催化剂的方法，其包括两种方法：第一种方法：其包括以下步骤：

    （1）采用共浸渍法将双金属组分的前驱体负载到载体上，室温放置2-24 h，50-120 ^oC干燥2-24 h，

    （2）将步骤（1）的产物放入等离子体反应器中，通入工作气体，在交流放电电压峰-峰值为1-40 kV的条件下进行大气压冷等离子体还原，还原时间为6-60 min，即获得负载型双金属催化剂；

（3）如有需要，还可将步骤（2）获得的负载型双金属催化剂在氢气或惰性气体中焙烧0.5-6 h，温度为200-500 ^oC；

第二种方法：其包括以下步骤：

    （1）采用分步浸渍法将双金属中一组分的前驱体负载到载体上，室温放置2-24 h，50-120 ^oC干燥2-24 h；

    （2）将步骤（1）所得产物放入等离子体反应器中，通入工作气体，在交流放电电压峰-峰值为1-40 kV的条件下进行大气压冷等离子体还原，还原时间为6-60 min；

（3）以步骤（2）所得产物为载体，采用浸渍法将双金属中另一组分的前驱体负载到载体上，室温放置2-24 h，50-120 ^oC干燥2-24 h；

（4）将步骤（3）所得产物放入等离子体反应器中，通入工作气体，在交流放电电压峰-峰值为1-40 kV的条件下进行大气压冷等离子体还原，还原时间为6-60 min；

    （5）如有需要，还可将步骤（4）获得的负载型双金属催化剂在氢气或惰性气体中焙烧0.5-6 h，温度为200-500 ^oC；

所述的双金属为Pd、Pt、Cu、Ag和Au中的任意两种。

所述的载体为TiO₂、CeO₂、Fe₂O₃、Co₃O₄、SiO₂、Al₂O₃和分子筛中的一种。

所述双金属组分按0.1-10%的担载量负载到载体上，两种金属组分为任意比例。