[发明专利]高活性贵金属负载型催化剂的制备方法

说明书

本发明提供了一种高活性贵金属催化剂的制备方法，其具体包括以下步骤：步骤一，通过水热合成法在一堇青石基底上生长二氧化钛纳米阵列；步骤二，贵金属的负载：将生长有二氧化钛纳米阵列的堇青石基底浸于一贵金属前驱体溶液，然后干燥、煅烧；步骤三，镧‑锶‑锰钙钛矿型复合氧化物的负载：将步骤二制备的材料浸入一镧‑锶‑锰钙钛矿型复合氧化物前驱体溶胶中，然后干燥、煅烧。本发明所提供的催化剂的制备方法能够降低贵金属的负载量，降低生产成本，且使贵金属在催化剂中不易烧结中毒、耐久性好，同时使用非贵金属催化剂，使催化剂的活性位点数量增多进一步提升催化剂的活性。

技术领域

本发明涉及一种高活性贵金属负载型催化剂的制备方法。

背景技术

目前，挥发性有机化合物(VOCs)是在室温和常压下沸点从50～260℃的一种空气污染物。VOCs已被公认为严重危害环境和人体健康的大气环境公害之一。大多数VOCs造成臭氧层破坏，更严重的是光化学烟雾，对环境造成极大的危害，同时也威胁着人体健康，人类长期接触后身体器官会发生不可逆转的损害。随着工业化进程的加快和经济的增长，近年来VOCs的年排放量急剧增加，统计表明2015年中国VOCs排放量接近3112万吨。因此，工业界和研究界正在面临严峻的挑战，VOCs的治理已成为热点引起人们的高度重视。

当前用于净化VOCs的工业方法主要有：吸收法、低温等离子体法、吸附法、生化法、冷凝法、膜分离法、光催化氧化法和燃烧法。由于催化氧化法具有独特的优点，被认为是在相对温和的条件下处理各种VOCs的最有效和经济的方法。对于VOCs催化氧化技术，活性组分贵金属(Pt、Pd)催化剂具有良好的催化活性，但成本高、储量低，且易与HCl和H₂S发生反应生成金属氯化物和金属硫化物而发生中毒，使得催化剂使用寿命短阻碍了其工业上的应用发展。如何进一步减少贵金属的负载量，降低副产物的产量及提高催化剂的抗毒性是目前研究的热点。

对于VOCs催化氧化而言，过渡金属氧化物催化剂，特别是钙钛矿型氧化物(ABO₃)是一种具有广阔资源和良好热稳定性的潜在催化剂。钙钛矿型氧化物由于各组分之间有形成一定的协同作用，有利于催化剂酸性位点的增加，提高活性氧物种的流动性。但其比表面积较小，催化活性受到了一定的限制。将非贵金属氧化物负载于具有较大比表面积的多孔材料之上，负载量过大会导致金属物种的团聚，进而堵塞载体，在一定程度上影响了活性组分与反应物的接触面积。所以设计出一种在多孔材料上负载非贵金属复合氧化物且性能优良的催化剂是目前亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明提供了一种高活性贵金属负载型催化剂的制备方法，可以有效解决上述问题。

本发明是这样实现的：

一种高活性贵金属负载型催化剂的制备方法，其包括以下步骤：

步骤一，通过水热合成法在一堇青石基底上生长二氧化钛纳米阵列；

步骤二，贵金属的负载：将生长有二氧化钛纳米阵列的堇青石基底浸于一贵金属前驱体溶液，然后干燥、煅烧；

步骤三，镧-锶-锰钙钛矿型复合氧化物的负载：将步骤二制备的材料浸入一镧-锶-锰钙钛矿型复合氧化物前驱体溶胶中，然后干燥、煅烧。

作为进一步改进的，在步骤一中，所述通过水热合成法在一堇青石基底上生长二氧化钛纳米阵列，具体包括以下步骤：提供一堇青石基底，对所述堇青石基底进行表面预处理；制备二氧化钛前驱体溶液；将所述堇青石基底浸入所述二氧化钛前驱体溶液中，进行水热反应；待水热反应结束后，对所述堇青石基底进行干燥、煅烧，得到生长有二氧化钛纳米阵列的堇青石基底。

作为进一步改进的，所述二氧化钛前驱体溶液包括溶剂及溶解于溶剂中二氧化钛前驱体，所述二氧化钛前驱体为钛酸酯、钛酸盐或肽盐。