[发明专利]一种钌-铂合金催化剂及其应用

说明书

本发明提供一种钌‑铂合金催化剂及其制备方法和在催化VOCs氧化中的应用。本发明采用了另一种新型的方法制备了合金催化剂，载体制作周期短，并且以价格低廉的Ru作为主组分，降低了经济成本，在保证消除效果的同时，在资源利用和成本上有更大的发展空间。

(一)技术领域

本发明涉及一种钌-铂合金催化剂及其在处理挥发性有机物(VOCs)废气的应用。

(二)背景技术

在各种导致环境污染的因素中，挥发性有机物VOCs(volatile organiccompounds)已成为大气污染的一个重要源头，并且由于其有毒的性质和/或臭氧和光化学烟雾的前体而被认为是造成空气污染的主要因素，消除挥发性有机物具有十分大的意义。挥发性有机化合物(VOC)是指常温下饱和蒸汽压大于70Pa、常压下沸点在260℃以下的有机化合物或在20℃条件下蒸汽压大于或者等于10Pa具有相应挥发性的全部有机物。传统意义上消除VOCs使用单一的贵金属催化剂，虽然有很好的消除效果，但是成本较高。研发出具有良好消除效果，同时经济成本较低的催化剂，具有很好的前景。中国专利文献CN107913719A公开了一种用于VOCs催化燃烧的贵金属低负载量的催化剂及制备方法。该催化剂以球形氧化铝或堇青石蜂窝陶瓷为载体，负载贵金属50-250g/m³的Pd、Pt、Rh或Ru中的一种或者几种作为主催化剂,200-5000/m³过渡金属或稀土元素作为助催化剂，150-1000/m³碱金属或碱土金属作为调变剂。该催化剂虽然具有在降低贵金属负载量后仍具有良好的催化燃烧性能，即起燃温度低、去除率高的特点，但是制作过程繁琐、制备周期长、并且催化剂所需原料种类多的缺点。中国专利文献CN108671917A公开了一种低温高效催化VOCs废气降解的催化剂及其制备方法。该催化剂以复合金属氧化物纳米管为载体，以贵金属Pd、Pt、Rh或Ru中的一种或者两种为活性组分，负载量在0.05-1.0wt％。以溶胶凝胶-水热法制备复合金属氧化物纳米管，再通过多元醇还原法负载贵金属纳米粒子。虽然该催化剂可在较低温下将苯及甲苯等挥发性有机物完全催化氧化成无害的CO₂和H₂O，而且具有良好的高温稳定性，但是具有载体制作繁琐、且操作过程需控制PH，催化剂制作周期长的特点。

本发明与上述两个专利的主要区别在于采用了另一种新型的方法制备了合金催化剂，且是低负载量，载体制作周期短，并且以价格低廉的Ru作为主组分，无其他金属氧化物为调节剂，催化剂使用原料种类少，降低了经济成本，在保证消除效果的同时，在资源利用和成本上有更大的发展空间。

(三)发明内容

为了克服现有技术中钌-铂合金催化剂制作周期长、经济成本高的问题，本发明提供一种钌-铂合金催化剂及其制备方法和在催化VOCs氧化中的应用。本发明制备钌-铂合金催化剂的原料价格低廉，以催化活性高的贵金属钌作为催化剂的主组分的催化剂，提高经济性。且上述钌-铂合金催化剂在较低温度下就能实现VOCs的催化消除。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种Ru-Pt合金催化剂，所述Ru-Pt合金催化剂按如下方法制备：

(1)纳米粒子的制备：取氯化钌的碳酸丙二醇酯溶液、三乙胺A在保护气氛A下80℃-130℃搅拌反应2-4h(优选120℃，4个小时)，冷却至室温，得到钌的纳米粒子溶液；取氯铂酸的碳酸丙二醇酯溶液、三乙胺B在保护气氛B下80℃-130℃搅拌反应2-4h(优选120℃，4个小时)，冷却至室温，得到铂的纳米粒子溶液；将所述钌的纳米粒子溶液与铂的纳米粒子溶液混合均匀，得到纳米粒子混合液；所述氯化钌的碳酸丙二醇酯溶液中氯化钌与三乙胺A的物质的量之比为1：3-20(优选1:10)；所述氯铂酸的碳酸丙二醇酯溶液中氯铂酸与三乙胺B的物质的量之比为1：3-20(优选1:10)；所述钌的纳米粒子溶液中的钌与铂的纳米粒子溶液中的铂的原子比(即所述氯化钌的碳酸丙二醇酯溶液中所含氯化钌与所述氯铂酸的碳酸丙二醇酯溶液所含氯铂酸的物质的量之比)为2-10：1(优选2-6:1)；氯化钌和氯铂酸都被完全还原；