一种贵金属-氧化物复合催化剂的制备方法及其催化剂技术

一种贵金属‑氧化物复合催化剂的制备方法，其特征在于：利用氧化物储电子的能力，将光生电子局限在氧化物颗粒上的微小区域，在暗处进行氧化物载体上金属颗粒的生长，从而限制了金属颗粒的快速长大，可获得颗粒尺寸细小，粒径均匀的贵金属颗粒；再将经过氧化物粉体分离、烘干、研磨，即得到金属‑氧化物复合催化剂。

Preparation and Catalyst of a Noble Metal-oxide Composite Catalyst

The preparation method of a noble metal oxide composite catalyst is characterized by: utilizing the ability of the oxide to store electrons, the photogenerated electrons are confined to the tiny areas on the oxide particles, and the growth of metal particles on the oxide carriers is carried out in the dark, thus restricting the rapid growth of metal particles, and obtaining noble metal particles with fine size and uniform particle size. Peroxide powder is separated, dried and ground to obtain metal oxide composite catalyst.

【技术实现步骤摘要】
一种贵金属-氧化物复合催化剂的制备方法及其催化剂
本专利技术涉及到一种催化剂的制备方法及其催化剂，具体涉及到一种金属-氧化物复合催化剂的制备方法及其催化剂，主要用于对甲醛、VOC等气态污染物的降解。属环境综合治理

技术介绍
金属-氧化物复合催化剂是甲醛、TVOC等挥发性有机物降解的一类重要催化剂。代表性的贵金属通常有金、银、铂、钯、铑、钌、铱等，具有抗腐蚀能力较强，稳定性较好，催化活性较高等优点。在净化过程中起到催化效果的主要是表层的贵金属原子，由于贵金属价格昂贵，因此，将贵金属颗粒的尺寸降低、增加原子利用效率是降低成本，提高催化活性的重要途径，也是该类型催化剂研究的重点方向之一。最常见的制备金属-氧化物复合催化剂的方法为浸渍法，其过程是将含贵金属离子的前驱液加入浸润氧化物载体，干燥后在氢气等还原气氛下高温还原；该方法流程较为复杂，氢气的使用增加了安全隐患，而高温处理容易导致金属颗粒的团聚。近年来，有研究通过光沉积过程来担载贵金属颗粒如Pt、Au、Pt、Pd等，该方法不需要高温，只需要将载体分散到溶液中，通过光催化过程来沉积贵金属颗粒，绿色环保，是研究方向之一；但是根据目前报道，采用该方法制备的贵金属颗粒大小不一，尤其是Au和Ag等贵金属容易形成几十纳米的大颗粒，因此发展一种普适性的制备方法就显得十分必要。通过专利检索没发现有与本专利技术完全相同技术的专利文献报道，与本专利技术有一定关系的专利主要有以下几个：1、专利号为CN201310479029，名称为“一种特殊结构氧化物负载贵金属催化剂的合成方法及其用途”，申请人为中国科学院生态环境研究中心的专利技术专利，该专利公开了一种特殊结构氧化物负载贵金属催化剂的合成方法及其用途。用氧化物中非氧元素的水溶性盐为前驱体，溶解在含有贵金属纳米粒子溶胶的水溶液中，在自生压力下控制合成的温度和时间，合成特殊结构氧化物负载贵金属催化剂。其特征在于，特殊结构是氧化物纳米片交错叠加形成球形，贵金属纳米粒子负载于氧化物纳米片的结晶台阶和结晶边缘上。前述氧化物可以是以下氧化物中的任意一种：TiO2、Co3O4、CeO2、Al2O3、Ga2O3、UOx；前述贵金属可以是以下贵金属中的任意一种：Au、Pd、Pt、Ru、Rh、Ag。该种催化剂也可用作甲醛室温氧化消除的高效催化剂。2、专利申请号为CN201410452301，名称为“一种负载型氧化物包覆金属核壳催化剂及其制备方法”，申请人为天津大学的专利技术专利，该专利公开了一种负载型氧化物包覆金属核壳催化剂及其制备方法。该催化剂以SiO2、石墨、碳纳米管(CNTs)、A12O3、TiO2为载体，利用金属纳米粒子表面等离子共振效应，通过光照引发局域于金属纳米粒子与液相介质的界面热，进而引发金属氧化物前驱体成“壳”热反应局域于此界面发生，经过后续离心、浸渍、干燥和煅烧处理得到负载型金属氧化物核壳催化剂。3、专利申请号为CN201010181282，名称为“一种负载型氧化物包覆金属核壳催化剂及其制备方法”，申请人为武汉理工大学的专利技术专利，该专利公开了一种能降解气相挥发性有机污染物的催化剂的制备方法。具有光热协同作用的铂/半导体氧化物催化剂的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：1)将半导体氧化物加入到溶剂中；2)超声处理1～2小时；3)将氯铂酸水溶液加到超声好的半导体氧化物的悬浊液中，在暗处搅拌，然后在光照下搅拌；4)涂在紫外灯表面；5)烘干；6)利用紫外灯发出的光能和热能，在水和乙醇的混合蒸汽下蒸2～5h，使氯铂酸被光热催化还原成纳米铂颗粒，然后打开气相催化反应器，继续光照1～3h，使残留的乙醇和水挥发，得到产品。上述这些专利虽然都涉及到了金属-氧化物复合催化剂及其制备方法，有的涉及还到了光热协同作用的金属半导体氧化物催化剂的制备方法，其中最为与本专利技术接近的技术为专利号为CN201410452301，名称为“一种负载型氧化物包覆金属核壳催化剂及其制备方法”的专利技术专利，该专利所提出的通过光照引发局域于金属纳米粒子与液相介质的界面热，进而引发金属氧化物前驱体成“壳”热反应局域于此界面发生，经过后续离心、浸渍、干燥和煅烧处理得到负载型金属氧化物核壳催化剂，虽也提到利用光照引发局域于金属纳米粒子负载载体上，但是在实际应用中发现这种方法仍然难以得到颗粒尺寸细小，粒径均匀的贵金属颗粒，从而影响催化剂的性能，而且上述方法存在操作过程比较复杂，不利于推广采用。所以如何改善金属-氧化物复合催化剂的贵金属负载效果，尚有待进一步研究。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有金属-氧化物复合催化剂的制备技术所存在的问题，提出一种新的金属-氧化物复合催化剂的制备方法，该种新的金属-氧化物复合催化剂的制备方法可以在获得颗粒尺寸更加细小，粒径均匀的贵金属颗粒。本专利技术的另一目的是得到一种利用上述方法制备的金属-氧化物复合催化剂，该种金属-氧化物复合催化剂具有颗粒尺寸更加细小，粒径均匀的贵金属颗粒。为了达到这一目的，本专利技术的技术实施方案是提供一种贵金属-氧化物复合催化剂的制备方法，利用氧化物储电子的能力，将光生电子局限在氧化物颗粒上的微小区域，在暗处进行氧化物载体上金属颗粒的生长，从而限制了金属颗粒的快速长大，可获得颗粒尺寸细小，粒径均匀的贵金属颗粒；再将经过氧化物粉体分离、烘干、研磨，即得到金属-氧化物复合催化剂。进一步地，所述的将光生电子局限在氧化物颗粒上的微小区域是利用氧化物储电子的能力，将氧化物粉体均匀分散在水溶液中并置于光源下照射，使得氧化物粉体光生电子局限在氧化物粉体颗粒上的微小区域上，形成带有光生电子氧化物粉体的悬浮液。进一步地，所述的在暗处进行氧化物载体上金属颗粒的生长是在带有光生电子氧化物粉体的悬浮液中停止光照，再向悬浮液中加入贵金属前驱液，通过搅拌悬浮液，使得贵金属在无光照的环境下进行氧化物载体上金属颗粒的生长。进一步地，所述的贵金属-氧化物复合催化剂的制备方法包括以下步骤：(1)将氧化物粉体均匀分散在水溶液中并置于光源下照射；(2)停止光照，在上述悬浮液中加入贵金属前驱液；(3)搅拌反应后将悬浮液中的氧化物粉体分离、烘干、研磨，即得到金属-氧化物复合催化剂。进一步地，所述的步骤(1)的氧化物粉体为Cu2O、ZrO2、TiO2、CeO2、WO3半导体氧化物的一种或多种按照任意比例的混合物。进一步地，所述的步骤(1)的光源为汞灯或氙灯等；光照时间为0.1-10小时。进一步地，所述的步骤(2)的贵金属前驱液为：Au、Ag、Pt、Pd、Ru、Ir贵金属的硝酸盐、氯化物的水溶液；且贵金属前驱液贵中金属质量与载体氧化物的质量比为0.1-5.0:100。进一步地，所述的步骤(3)的干燥温度为40-120℃，干燥时间为1-48h。一种按照上述方法制备的贵金属-氧化物复合催化剂，包含有氧化物粉末载体，在氧化物粉末载体上负载有贵金属颗粒，其特点在于，贵金属颗粒是负载在氧化物粉体颗粒上的光生电子微小区域上，且贵金属颗粒是在无光照的环境下在氧化物载体上生长成的。进一步地，所述的氧化物粉体为Cu2O、ZrO2、TiO2、CeO2、WO3半导体氧化物的一种或多种按照任意比例的混合物；所述的贵金属包括Au、Ag、Pt、Pd、Ru、Ir贵金属。本专利技术的有益效果是：与现有制备技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种贵金属‑氧化物复合催化剂的制备方法，其特征在于：利用氧化物储电子的能力，将光生电子局限在氧化物颗粒上的微小区域，在暗处进行氧化物载体上金属颗粒的生长，从而限制了金属颗粒的快速长大，可获得颗粒尺寸细小，粒径均匀的贵金属颗粒；再将经过氧化物粉体分离、烘干、研磨，即得到金属‑氧化物复合催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种贵金属-氧化物复合催化剂的制备方法，其特征在于：利用氧化物储电子的能力，将光生电子局限在氧化物颗粒上的微小区域，在暗处进行氧化物载体上金属颗粒的生长，从而限制了金属颗粒的快速长大，可获得颗粒尺寸细小，粒径均匀的贵金属颗粒；再将经过氧化物粉体分离、烘干、研磨，即得到金属-氧化物复合催化剂。2.如权利要求1所述的贵金属-氧化物复合催化剂的制备方法，其特征在于：所述的将光生电子局限在氧化物颗粒上的微小区域是利用氧化物储电子的能力，将氧化物粉体均匀分散在水溶液中并置于光源下照射，使得氧化物粉体光生电子局限在氧化物颗粒上的微小区域上，形成带有光生电子氧化物粉体的悬浮液。3.如权利要求1所述的贵金属-氧化物复合催化剂的制备方法，其特征在于：所述的在暗处进行氧化物载体上金属颗粒的生长是在带有光生电子氧化物粉体的悬浮液中停止光照，再向悬浮液中加入贵金属前驱液，通过搅拌悬浮液，使得贵金属在无光照的环境下进行氧化物载体上金属颗粒的生长。4.如权利要求1所述的贵金属-氧化物复合催化剂的制备方法，其特征在于：所述的贵金属-氧化物复合催化剂的制备方法包括以下步骤：(1)将氧化物粉体均匀分散在水溶液中并置于光源下照射；(2)停止光照，在上述悬浮液中加入贵金属前驱液；(3)搅拌反应后将悬浮液中的氧化物粉体分离、烘干、研磨，即得到金属-氧化物复合催化剂。5.如权利要求4所述的贵金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄垒，郦东兵，施利毅，刘秀，
申请(专利权)人：常州市龙星工业自动化系统有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32