[发明专利]一种PtCo/Co3

说明书

本发明公开了一种PtCo/Cosubgt;3/subgt;Osubgt;4‑x/subgt;‑Alsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;多界面结构催化剂及其制备方法与应用。其制备方法包括以下步骤：(1)以硝酸钴和二甲基咪唑为反应原料，分别溶解后进行共沉淀法水热反应，经洗涤后冷冻干燥得到前驱体；(2)将所述前驱体与氧化铝，乙酰丙酮铂混合研磨均匀后焙烧；(3)将焙烧后的材料在还原气氛中还原，得到所述的PtCo/Cosubgt;3/subgt;Osubgt;4‑x/subgt;‑Alsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;多界面结构催化剂。本发明的制备工艺简单，成本较低，所得产物尺寸较小，形貌较为均一且Pt的分散性较高，可重复性较好，具有较高的热催化性能。该催化剂活性位点多，CO能在低温下被完全催化氧化，并且具有较优的稳定性，可以在实际的环境条件下将CO有效去除。

技术领域

本发明属于热催化领域和纳米材料技术领域，具体涉及一种PtCo/Co₃O_4-x-Al₂O₃多界面结构催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

由于在化石燃料的使用过程中无法始终保证燃料的完全氧化，因此未完全氧化的产物CO成为化石燃料燃烧中的主要气态污染物之一。实现CO在低温下催化转化已经成为如今催化氧化研究中的热点之一。

热催化氧化一直被认为是去除CO的有效方式之一。其中，开发在低温环境下能够完全去除CO的催化剂变得越来越重要，Pt催化CO氧化成CO₂具有广泛的应用，如室内空气净化、汽车尾气、燃料电池中的处理和氢气净化。而且作为表面科学中的探针反应，它促进了多相催化的发展。Pt等贵金属催化剂上CO氧化反应主要依照Langmuir-Hinshelwood机制，有研究表明，CO在纯Pt表面上的吸附比O₂强，因此，由于CO在Pt表面上的饱和覆盖，使得O₂在Pt上的活化很困难，也使得CO成为了反应的速率决定步骤。目前有研究指出在稀土金属氧化物上引入过渡金属氧化物修饰所负载的贵金属可以有效促进催化性能[Song,S.；Wu,Y.；Ge,S.；Wang,L.；Wang,Y.；Guo,Y.；Zhan,W.；Guo,Y.,A Facile Way To Improve Pt AtomEfficiency for CO Oxidation at Low Temperature:Modification by TransitionMetal Oxides.ACS Catalysis 2019,9(7),6177-6187.]，但是该技术制备方法较为复杂，构造的活性界面较单一，过渡金属氧化物在富氧条件下容易被过度氧化且使用了氧化铈作为载体提高了制备的成本，同时该制备方法普遍适用性较差，具体的反应机理并未明确。

其中一个简单而有效的方法是在Pt和金属氧化物之间构造更多的活性界面，这些界面结构可防止CO过饱和吸附而使铂物种毒化并活化O物种催化CO氧化反应的进行。由于在实际应用中水不可避免存在于气氛中，而催化剂具有良好的抗水毒化能力变得尤为重要，而界面处存在OH与Pt形成Pt(OH)_x有利于促进水的裂解和提升催化性能，气氛中的水可以与催化剂中的Co₃O_4-x结合形成高催化活性的CoOOH进一步提高其在湿润条件下的性能，从而使该负载铂催化剂在实际应用环境中具有优异催化性能和稳定性。

因此，基于以上讨论，如能探索一种具有高催化活性的材料，将有望在实际环境条件下达到充分去除CO的目标。

发明内容

本发明针对现有技术存在的各种不足之处，目的是提供一种实现低温一氧化碳氧化的PtCo/Co₃O_4-x-Al₂O₃多界面结构催化剂及其制备方法与应用。本发明所述催化剂制备工艺简单，成本较低，重复性好，可进行批量生产，且其催化活性高效、稳定。

本发明主要通过如下技术方案实现。