[发明专利]负载铂的纳米笼状氧化锆-四氧化三钴固溶体及其制备与在甲苯热催化处理中的应用有效

专利信息
申请号: 202010486337.3 申请日: 2020-06-01
公开(公告)号: CN111686757B 公开(公告)日: 2022-12-20
发明(设计)人: 路建美;陈冬赟;蒋军 申请(专利权)人: 苏州大学
主分类号: B01J23/89 分类号: B01J23/89;B01J35/00;B01J35/02;B01J35/10;B01J37/00;B01J37/16;B01D53/86;B01D53/72
代理公司: 苏州创元专利商标事务所有限公司 32103 代理人: 孙周强;陶海锋
地址: 215137 *** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 负载 纳米 氧化锆 氧化 固溶体 及其 制备 甲苯 催化 处理 中的 应用
【说明书】:

发明公开了一种负载铂的纳米笼状氧化锆‑四氧化三钴固溶体及其制备与在甲苯热催化处理中的应用;以新制的氧化亚铜纳米立方体作为模板,以八水合氧氯化锆和六水合二氯化钴作为金属前驱体,通过离子交换法、刻蚀、煅烧制备得到氧化锆‑四氧化三钴固溶体纳米笼材料;加入一定量乙酰丙酮铂作为金属前驱体,通过磁力搅拌和超声搅拌以及乙二醇还原法得到负载一定量铂的氧化锆‑四氧化三钴纳米笼复合材料。本发明的负载铂的纳米笼状氧化锆‑四氧化三钴固溶体复合材料对甲苯气体有着较好的热催化效果,并且能够实现在较低温度下对低浓度甲苯的完全催化氧化,此外,贵金属的用量较少,节约成本,对解决空气环境中甲苯污染气体有着很大研究意义及一定的应用前景。

技术领域

本发明涉及纳米复合材料技术领域,具体涉及一种负载铂的纳米笼状氧化锆-四氧化三钴固溶体复合材料的制备及其在甲苯热催化处理中的应用。

背景技术

在长期排放挥发性有机化合物(VOC)尤其是甲苯造成的环境污染的驱使下,人们呼吁采用有效的技术来减少对环境和人类健康的损害。低温催化氧化技术被认为是去除甲苯的一种有效而经济的方法,引起了人们的广泛关注。

迄今为止,贵金属和过渡金属氧化物基负载型催化剂是甲苯催化氧化的主要催化剂体系。在各种贵金属基催化剂中,Pt基催化剂由于其对甲苯的优异催化活性而备受关注。但是,Pt纳米粒子的零价原子倾向于在氧化气氛下迁移到载体上,然后通过聚集产生大的Pt粒子,从而导致催化性能的下降。因此,正在努力设计不同的纳米结构催化剂,例如核壳结构和具有高表面积的中空多孔材料。

作为典型的过渡金属氧化物,Co3O4具有很高的储氧能力,被认为是负载Pt颗粒的希望载体。但是在纯Co3O4纳米晶体中存在几个主要缺陷,其中一个重点是较差的热稳定性。然而通过将外来过渡元素Zr掺杂到Co3O4晶格中以构建固溶体可以克服这些问题。因此,针对现状,很有必要研发一种有效的方法和负载型催化剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种负载铂的纳米笼状氧化锆-四氧化三钴固溶体复合材料的制备方法,采用乙二醇还原的方法,将铂金属纳米粒子负载到氧化锆-四氧化三钴纳米笼上,以实现低温高效处理甲苯气体的目的。

为了达到上述目的,本发明采用如下具体技术方案:

一种负载铂的纳米笼状氧化锆-四氧化三钴固溶体及其制备方法,包括以下步骤:

(1)将氧化亚铜、锆盐、钴盐在溶剂中混合后,依次经过碱液刻蚀、煅烧,得到氧化锆-四氧化三钴固溶体;

(2)将氧化锆-四氧化三钴固溶体浸泡在含铂的溶液中,搅拌分散,再经过还原处理得到负载铂的纳米笼状氧化锆-四氧化三钴固溶体。

一种低温热催化处理甲苯的方法,包括以下步骤:

(1)将氧化亚铜、锆盐、钴盐在溶剂中混合后,依次经过碱液刻蚀、煅烧,得到氧化锆-四氧化三钴固溶体;

(2)将氧化锆-四氧化三钴固溶体浸泡在含铂的溶液中,搅拌分散,再经过还原处理得到负载铂的纳米笼状氧化锆-四氧化三钴固溶体;

(3)将负载铂的纳米笼状氧化锆-四氧化三钴固溶体置入含有甲苯的环境中,低温加热,完成甲苯的处理。

本发明中,锆盐为氧氯化锆,钴盐为六水合二氯化钴;碱液为硫代硫酸钠水溶液;含铂的溶液中,溶剂为乙醇和DMF(优选20 ml:30 ml);铂为乙酰丙酮铂。优选的,锆盐、钴盐的三个摩尔比分别为0.1~0.3:1。

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