[发明专利]一种Pt@CNTs催化剂及其制备和应用

权利要求书

1.一种PtCNTs催化剂，其为一种限域于碳纳米管管腔内的Pt纳米团簇催 化剂PtCNTs，其组成和结构特点是：

a)碳纳米管管腔为载体；

b)质量担载量为0.1～5wt％的铂纳米团簇分散于碳纳米管管腔内部；

c)Pt纳米团簇直径分布为0.5-1.3nm，平均粒径0.8nm。

2.根据权利要求1所述的PtCNTs催化剂，碳纳米管的管腔内径为0.8-2 nm，最优为1-1.5nm。

3.一种权利要求1或2所述的PtCNTs催化剂的制备方法，包括以下步 骤：

a)碳纳米管截短和开口：将长度为5-30μm的原始碳纳米管p-CNTs，在惰 性气氛中，利用玛瑙球罐和玛瑙球对p-CNTs进行球磨截短，得到长度为1-3 微米的碳纳米管s-CNTs；

将制得的s-CNTs载体在空气中200～400℃空气中焙烧2～4小时；

b)Pt催化剂负载方法：将步骤a)处理过的碳纳米管，按照铂所需负载 量，加入铂前驱体，进行气相充填；填充步骤包括在真空度1.0×10^-3- 1.0×10^-5Pa，300-500℃条件下，碳纳米管脱气脱水5-24h；再将碳纳米管暴 露于铂前驱体的蒸气中，于60-80℃烘箱中处理5-48h,然后经H₂气氛还原 0.5-5h；所得铂的质量负载量为0.1％-5％；制得的催化剂命名为PtCNTs。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：

取决于球磨条件，截短后的碳纳米管平均长度为2μm，比表面积500-1000 m²/g。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：碳纳米管的内径为1-2nm； 碳纳米管为无规则排列的粉末状态。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述使用玛瑙材料球磨截短 碳纳米管的同时并不引入其他金属污染，得到高纯的、长度在1微米左右的碳 纳米管载体。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：惰性气氛为氮气、氩气、氦 气中的一种或二种以上；球磨条件为控制球料比在50-200，球磨转速为450转 每分，时间为3-12h。

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述铂前驱体为低熔点低沸 点的有机铂前驱体，包括乙酰丙酮铂(II),1,1,1,5,5,5-六氟乙酰丙酮铂(II), Π-环戊二烯(三甲基)铂(IV),(三甲基)甲基环戊二烯合铂(IV)中的一种或二 种以上。

9.一种权利要求1或2所述的PtCNTs催化剂可应用于以氧气或水气为反 应气氛的氧化反应，或以氢气为反应气氛的还原反应中。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：权利要求1或2所述的 PtCNTs催化剂可应用于如VOC的氧化消除，包括苯、甲苯、二甲苯、苯甲 醛、苯甲醇中的一种或二种以上氧化反应；涉氢的还原反应，包括硝基苯加 氢、肉桂醛加氢、巴豆醛加氢一系列芳香族硝基或醛基类的化合物和脂肪族醛 类化合物中的一种或二种以上的加氢反应。