[发明专利]用于臭氧氧化的贵金属催化剂及其制备方法

说明书

本发明属于催化剂制备技术领域，用于臭氧氧化的贵金属催化剂及其制备方法。用于臭氧氧化的贵金属催化剂结构式如下：M/S，其中，M为Ru、Rh、Au、Pt或Pd中的一种或几种，S为载体。贵金属化合物和配体在溶剂中反应，形成贵金属配合物，然后加入载体的前驱体，得到溶液；将溶液注射到甲烷‑氧气火焰中燃烧反应，用氢气还原，制得用于臭氧氧化的贵金属催化剂。本发明制备的催化剂中贵金属分布均匀，催化效率高。由于贵金属原子高度分散在载体上，可显著降低贵金属的用量，且大大增加了催化活性位，因此催化性能高。

技术领域

本发明属于催化剂制备技术领域，用于臭氧氧化的贵金属催化剂及其制备方法。

背景技术

有机废水是炼焦、制药、化工、制革等工业排放的主要水体污染物，其含有多种有机物，具有气味难闻、对水体环境破坏严重、危害人类健康等问题，妨碍了这些行业可持续发展。有机废水处理的方法主要有生物法、吸附法和臭氧氧化法等。其中臭氧氧化是深度高效净化处理有机废水的方法。单纯用臭氧氧化效率较低，加入催化剂可有效提高其净化效率。因此，提高臭氧氧化处理有机废水的关键在于制备高效的催化剂。

催化臭氧氧化的催化剂主要有贵金属、非贵金属氧化物和活性炭类催化剂，其中贵金属类催化剂的性能最好。用于催化臭氧氧化的贵金属催化剂主要有钌、铂、钯、金等。这些催化剂将这些贵金属的纳米颗粒负载到多孔载体中，用于催化臭氧氧化。Li-Wei Lu等将钯负载到磁性氧化硅上用于催化臭氧氧化处理有机废水，取得良好效果(Separation andPurification Technology,2018,194,396–403)。

中国专利CN108144610A公开一种火焰喷射裂解法制备的铜基加氢催化剂及其制备和应用，该催化剂以铜为主活性组分，可加入一种或两种以上的助剂进行改性，是由火焰喷射裂解法一步制备得到。催化剂中铜质量含量为5-30％，所添加助剂可为Mn、K、Na、Mg、Zr、V、Zn、Ce元素中一种或两种以上的氧化物；助剂氧化物含量占催化剂重量的0-20％，优选含量为1-10％。所述催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)按照催化剂的组成所需的配比，将铜、助剂和载体的前体化合物混合并溶于溶剂中，或将铜和载体的前体化合物混合并溶于溶剂中；(2)将(1)中配制的溶液泵入喷嘴中；(3)溶液由喷嘴喷出，经分散气将其分散成液滴，引入火焰中燃烧；(4)收集燃烧后所形成的催化剂颗粒。但该专利并未将其用于制备高分散性催化剂。

利用普通的湿化学法，如浸渍法、共沉淀法、溶胶凝胶法等制备负载贵金属催化剂的主要缺点在于步骤繁多，过程复杂，贵金属分布不均匀，使制备的催化剂质量难以稳定可控。因此，需要一种可通过简单步骤快速制备负载贵金属催化剂的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于臭氧氧化的贵金属催化剂，贵金属分布均匀、催化效率高；本发明同时提供了用于臭氧氧化的贵金属催化剂的制备方法，制备过程简单快捷。

本发明所述的用于臭氧氧化的贵金属催化剂，结构式如下：

M/S

其中，M为Ru、Rh、Au、Pt或Pd中的一种或几种，S为载体。

所述的载体为二氧化硅或三氧化二铝。

所述的M在贵金属催化剂中的负载量为0.05-5wt.％。

本发明所述的用于臭氧氧化的贵金属催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)贵金属化合物和配体在溶剂中反应，形成贵金属配合物，然后加入载体的前驱体，得到溶液；

(2)将步骤(1)中得到的溶液注射到甲烷-氧气火焰中燃烧反应，用氢气还原，制得用于臭氧氧化的贵金属催化剂。

步骤(1)中所述的贵金属化合物为氯金酸、氯钯酸、氯铂酸、醋酸钌、三氯化钌或氯化铑中的一种或几种。