[发明专利]一种担载型合金催化剂的制备及催化剂和应用

说明书

一种担载型合金催化剂的制备及催化剂用于氢气和氧气合成双氧水，此方法可大规模放大制备担载的合金催化剂，有效提高氢气氧气制备双氧水的活性。具体涉及:将金属前驱体溶液与载体进行研磨或将金属前驱体的盐溶液与载体进行搅拌，经真空干燥箱过夜烘干后；将样品置于可旋转的铝罐中，调节等离子体的还原参数，在特定的气氛中进行还原，制备担载型合金催化剂。或将还原后的样品在特定的气氛下进行焙烧，进行固化，得到担载型合金催化剂。应用于氢气氧气制备双氧水的反应。

技术领域

本发明涉及贵金属催化剂的设计制备技术领域，尤其涉及担载型金钯双金属纳米粒子催化剂及其制备方法，以及在氢气和氧气直接合成双氧水的应用。

背景技术

双氧水，被称为“最清洁”的化工产品，作为氧化剂、漂白剂、消毒剂、脱氧剂、聚合物引发剂及交联剂等，在造纸、化工、环境保护、电子、食品、医药、纺织、农业废料加工及三废处理等领域具有广泛的应用市场。目前，业界主要是利用蒽醌法和氢氧直接化合法制备双氧水，其中，我国主要利用蒽醌法进行大规模的工业化生产。蒽醌法具有生产技术较先进，自动化程度较高且产品成本不高，适合大规模生产等优点，但仍存在过程繁琐、设备较庞大、污染较重等缺点，不适宜小规模建设及生产。与传统蒽醌法相比，由氢、氧直接合成双氧水新工艺是一种理想的绿色经济的生产方法，具有明显优势，被认为是一次双氧水技术革命。因此，国内外学者对此进行了广泛的研究，主要研究内容包括催化剂的活性组分，催化剂载体的组成，反应液的组成等。

另外，氧气来源广泛，是空气中的重要组成部分，以氢气氧气直接合成过氧化氢则会具有污染少、经济，利用适当的催化剂及简单的工艺流程能够大大降低成本。尽管对氢气氧气直接合成过氧化氢已有一定的研究，但具有较高活性和选择性的催化剂大多不适宜进行大规模的生产。从绿色环保和可持续性发展的角度出发，急需开发一种具有制备方法简便，反应易操作，易分离的高活性和高选择性的催化剂。

经研究发现，制备系列分散性好的担载型钯催化剂非常有利于提高氢氧直接制备双氧水的反应活性。但所制备的双氧水的稳定性较差,因此，为进一步提高其稳定性，担载型合金催化剂的制备大大提高了制备双氧水的稳定性。比较常用的方法是将金属盐溶液与载体进行充分混合，再通过硼氢化钠等还原剂进行还原，制备系列担载型的合金。但该方法在合成过程中，金属前驱体的量容易流失，还原剂对环境不友好等大大阻碍了催化剂的大规模合成。

本发明针对双氧水制备的需要，将金属前驱体浸渍在载体上，通过等离子还原的方法直接将合金颗粒原位担载在载体上，通过调控等离子体的还原条件等，制备尺寸较小，载量可控的合金颗粒，提高氢氧制双氧水的催化效率及选择性，反应结束后催化剂易于分离并且可回收再利用。

发明内容

本发明提供了一种催化效率高，易于大规模合成，颗粒尺寸小，金属载量可控的担载型合金催化剂的制备方法。

本发明还提供了系列担载型合金催化剂在氢氧直接合成双氧水反应中的应用，且该方法中的催化剂可以进行回收和再利用。

一种担载型合金催化剂的制备具体涉及：将一定担载量金属前驱体溶液与载体进行研磨或将金属前驱体的盐溶液与载体进行搅拌，经真空干燥箱过夜烘干后；将样品置于等离子体发生器内的可旋转的上端开口的铝罐中，调节等离子体的还原参数，在特定的气氛中进行还原，制备担载型合金催化剂。或将还原后的样品在特定的气氛下进行焙烧，进行固化，得到担载型合金催化剂。

在反应体系中，将甲醇，0.5-5mol/L的硫酸水溶液，溴化钠和催化剂按照一定比例进行混合，在0.5-5MPa，温度为-5-5℃，氢气、氧气及氩气的混合气氛下反应5-60min。

所述的金属前驱体为金、钯或铂的氯化物，硝酸盐，碳酸盐和醋酸盐中的两种或两种以上的混合物。金属前驱体的担载量为1-10wt％。