[发明专利]一种用于制备低负载量贵金属催化剂的方法

说明书

技术领域

本发明属于贵金属催化剂技术领域，具体涉及一种用于制备低负载量贵金属催化剂的方法。

背景技术

负载型贵金属催化剂是一类重要的环保催化材料，在挥发性有机污染物完全氧化、一氧化碳低温氧化、汽车尾气净化、烷烃催化燃烧等领域具有广泛应用。

常见的负载型贵金属催化剂制备方法包括共沉淀法、沉积-沉淀法、浸渍法、阳离子或阴离子吸附法、化学气相沉积法等（Haruta M,Catal Today,1997,36:153-166;Zanella R,et al,J Phys Chem B,2002,106:7634-7642）。其中通过沉积-沉淀法得到的贵金属负载率高，并且负载的贵金属纳米粒子平均粒径较小、粒径分布窄且分散度高，在一氧化碳完全氧化、甲醛低温脱除、烷烃催化燃烧等反应中往往表现出更高的催化活性。因此，利用沉积-沉淀法制备负载型贵金属催化剂引起研究者广泛关注。

在已有报道中，专利CN1736608A公开了一种一步法制备复合氧化物负载的纳米贵金属催化剂的方法，该方法以尿素作为沉淀剂，在60℃～95℃的温度下进行负载，且反应溶液pH值须控制在6～12之间，所制得的催化剂在CO完全氧化反应中表现出优异的低温催化性能；专利CN101612578A公开了一种用于室温消除甲醛的纳米金催化剂及其制备方法，其中涉及的沉积沉淀法采用尿素和Na₂CO₃等碱溶液作为沉淀剂，反应溶液的温度控制为20℃～100℃，且溶液pH值控制在6～10之间；专利CN103084185A公开了一种沉积-沉淀法用于制备多元金属氧化物负载的纳米金催化剂，该方法所述的制备过程须在80℃水浴中进行，并采用NaOH溶液将反应溶液pH值调节为8，所制得的催化剂在乙烷和丙烷燃烧反应中具有较高的催化活性。

然而，上述代表性文献中所提供的沉积-沉淀法往往需要在加热（例如，60℃以上）条件下实施并须严格控制溶液pH值为6以上，制备过程中所需的老化时间也比较长，因此在一定程度上导致该方法不易放大生产，限制了其工业化应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种用于制备低负载量贵金属催化剂的方法。该方法简便，在室温下即可完成，无需严格控制反应溶液的pH值，且制备过程所需时间短，有利于放大生产。采用该方法制备得到的负载型催化剂中的贵金属有效负载率达90%以上，且贵金属以1nm～6nm的纳米颗粒高度分散于载体表面，得到的负载量为1wt%甚至1wt%以下的贵金属催化剂具有优异的低温氧化还原性，能够在室温下催化甲醛完全氧化为CO₂和H₂O，在满足室温催化脱除甲醛要求的同时降低了催化剂成本。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于制备低负载量贵金属催化剂的方法，其特征在于，该方法以碳酰二胺作为沉淀剂，以柠檬酸盐作为改性剂，在室温下将贵金属均匀负载到金属氧化物MO_x上；所述贵金属的负载量为金属氧化物MO_x质量的0.02%～1%；

该方法具体包括以下步骤：

步骤一、将金属氧化物MO_x加入到贵金属前驱体与柠檬酸盐的混合水溶液中，搅拌均匀得到混合物，然后在搅拌条件下向所述混合物中滴加碳酰二胺水溶液，待滴加完成后继续搅拌0.5h～4h，得到悬浮液；所述贵金属前驱体、柠檬酸盐和碳酰二胺的物质的量之比为1:（1～5）:（1～3）；

步骤二、对步骤一中所述悬浮液进行固液分离，然后将分离得到的固体物质洗涤后在60℃～100℃下干燥，得到催化剂前体；

步骤三、将步骤二中所述催化剂前体在200℃～500℃下焙烧2h～6h，得到负载于MO_x的纳米贵金属催化剂。

上述的一种用于制备低负载量贵金属催化剂的方法，所述柠檬酸盐为柠檬酸钠、柠檬酸镁、柠檬酸铁和柠檬酸钾中的一种或几种。

上述的一种用于制备低负载量贵金属催化剂的方法，所述贵金属为Au、Ag、Pt、Pd、Rh和Ir中的一种或两种。

上述的一种用于制备低负载量贵金属催化剂的方法，所述金属氧化物MO_x中的M为Al、Ca、Ce、Co、Cr、Cu、Fe、Mn、Ni、Ti、Zn和Zr中的一种或几种。

上述的一种用于制备低负载量贵金属催化剂的方法，步骤一中所述贵金属前驱体为贵金属的可溶性化合物。