一种活化、再生贵金属催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种活化、再生贵金属催化剂及其制备方法和应用。贵金属催化剂的活化方法包括如下步骤：在溶剂中，将贵金属催化剂与活化剂反应，即可；其中，所述活化剂为硼氢化物、水合肼、甲醛、甲酸和乙二醇中的一种或多种；所述活化剂与所述溶剂的摩尔体积比为1mol/L以上。采用本发明专利技术的活化方法处理得到的活化贵金属催化剂和/或再生贵金属催化剂均具有较理想的催化性能，且催化性能可保持稳定；本发明专利技术的活化方法适用范围广，操作简单，成本低，易实现放大应用。放大应用。放大应用。

【技术实现步骤摘要】
一种活化、再生贵金属催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术具体涉及一种活化、再生贵金属催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着工业化程度的不断加重，挥发性有机化合物(VOC)过度排放所引起的环境污染问题引起人们的密切关注。贵金属催化剂由于催化活性极高，被市场广泛应用于环境中VOC的催化氧化。但是，实际催化条件复杂，温度不完全可控，反应气体复杂，往往出现贵金属被烧结、碳沉积或贵金属中毒等现象，导致其表面活性位点减少，催化活性降低甚至失去活性。地球上贵金属含量稀缺且价格高昂，提高贵金属催化剂的利用率对于可持续发展具有重要的意义。
[0003]商用贵金属催化剂的使用寿命大约为1～4年，失活之后的处理手段通常有回收贵金属或者将其再生处理，常规回收贵金属的技术主要有湿法冶金和火法冶金回收，但回收效率低下，回收成本高昂；而对于贵金属催化剂中贵金属利用率的提升、失活贵金属催化剂的再生研究却存在很大的缺口。目前，工业应用中常用的再生处理手段主要有干空气气氛中高温煅烧、湿空气气氛中高温煅烧等，然而，这些再生手段存在较多弊端，上述方法主要适用于因碳沉积所引起的贵金属催化剂的失活，高温煅烧会加剧贵金属烧结，对载体的损伤也极其严重。况且，贵金属催化剂的失活不是仅由碳沉积导致的，往往是由多种因素共同作用的结果，例如，烧结失活或中毒失活等。对因烧结或中毒导致的失活贵金属催化剂的活化鲜有报道。
[0004]因此，本领域亟需研发一种易于操作，成本低，可有效活化因各种原因导致失活的贵金属催化剂的活化方法。/>
技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中失活贵金属催化剂的活化方法主要适用于因碳沉积导致失活的贵金属催化剂，对因烧结或中毒导致失活的贵金属催化剂的活化效果较差，且现有活化方法在活化过程中温度过高，还存在破坏贵金属催化剂和载体结构等缺陷，而提供一种活化、再生贵金属催化剂及其制备方法和应用。采用本专利技术的活化方法处理得到的活化贵金属催化剂和/或再生贵金属催化剂均具有较理想的催化性能，且催化性能可保持稳定；本专利技术的活化方法适用范围广，操作简单，成本低，易实现放大应用。
[0006]本专利技术通过以下技术方案解决上述技术问题。
[0007]本专利技术提供了一种贵金属催化剂的活化方法，其包括如下步骤：在溶剂中，将贵金属催化剂与活化剂反应，即可；其中，所述活化剂为硼氢化物、水合肼、甲醛、甲酸和乙二醇中的一种或多种；所述活化剂与所述溶剂的摩尔体积比为1mol/L以上。
[0008]本专利技术中，所述活化剂较佳地为硼氢化物，更佳地为硼氢化钠和/或硼氢化钾。
[0009]本专利技术中，所述溶剂可为本领域常规使用的可使所述活化剂完全溶解，且不与所
述催化剂和所述活化剂发生化学反应的溶剂，较佳地为水、甲醇、乙醇和四氢呋喃中一种或多种，更佳地为水。
[0010]本专利技术中，所述活化剂与所述溶剂的摩尔体积比较佳地为2mol/L以上，更佳地为2～5mol/L，例如3mol/L。当所述活化剂与所述溶剂的摩尔体积比低于0.01mol/L时，活化效果不理想。
[0011]本专利技术中，所述贵金属催化剂中贵金属与所述活化剂的质量比可为本领域常规，较佳地为1：(1000～1500)，更佳地为1：(1200～1500)。
[0012]本专利技术中，所述贵金属催化剂可为新鲜贵金属催化剂和/或失活贵金属催化剂。其中，按照本领域常规，所述新鲜贵金属催化剂一般指未参与过催化反应，具有催化活性的催化剂；所述失活贵金属催化剂一般指参与过催化反应，已失活的催化剂。
[0013]其中，所述失活贵金属催化剂的失活原因可为催化剂领域在催化反应过程中导致贵金属催化剂活性降低的常规原因，一般为烧结失活、中毒失活和碳沉积失活中的一种或多种。
[0014]本专利技术中，所述贵金属催化剂中的贵金属可为催化剂领域常规使用的贵金属，较佳地为Pt、Pd、Ru、Rh、Au、Ag和Ir中一种或多种，更佳地为Pt、Pd和Ru中的一种或多种，例如，“Pt和Pd的混合物”或“Pt和Ru的混合物”。
[0015]其中，当所述贵金属催化剂中的贵金属为Pt和Ru的混合物时，Pt和Ru的质量比可为本领域常规，较佳地为1：(0.25～4)，更佳地为1：2。
[0016]其中，当所述贵金属催化剂中的贵金属为Pt和Pd的混合物时，Pt和Pd的质量比可为本领域常规，较佳地为1：(0.25～4)，更佳地为1：1。
[0017]本专利技术中，所述贵金属催化剂的活化方法中的“活化”可为本领域技术人员常规认为的增加失活贵金属催化剂和/或新鲜贵金属催化剂中催化活性位点的过程。
[0018]本专利技术中，所述贵金属催化剂中还可进一步包括催化剂载体和/或催化助剂。
[0019]其中，所述催化剂载体可为贵金属催化剂领域常规使用的载体，例如，Mg2Al4Si5O
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。
[0020]其中，所述催化剂载体的壁厚可为本领域常规，较佳地为0.1～0.2mm，更佳地为0.15～0.18mm。
[0021]其中，所述催化剂载体的形状可为本领域常规，较佳地为粉末、颗粒、棒状和蜂窝状中的一种或多种，更佳地为蜂窝状。
[0022]其中，所述催化助剂可为贵金属催化剂领域常规使用的用于提高所述贵金属催化剂的催化活性或选择性的助剂，例如，氧化铈和/氧化锆。
[0023]本专利技术中，当所述贵金属催化剂为新鲜贵金属催化剂时，所述反应后制得的物料为活化贵金属催化剂。
[0024]本专利技术中，当所述贵金属催化剂为失活贵金属催化剂时，所述反应后制得的物料为再生贵金属催化剂。
[0025]本专利技术中，所述反应的条件和方法可为本领域该类反应常规的条件和方法，一般在超声的条件下进行。当在超声条件下进行所述反应时，有利于使失活贵金属催化剂表面堵塞其孔道，覆盖活性位点的沉积碳脱落；超声也有助于所述活化剂与所述贵金属催化剂充分反应。
反应的转化率曲线；
[0043]图5为在不同温度下，实施例3制得的再生Pt
‑
Pd贵金属催化剂的催化性能的稳定性曲线；
[0044]图6为在不同温度下，实施例4制得的活化Pt
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Pd贵金属催化剂和对比例5中新鲜Pt
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Pd贵金属催化剂分别催化甲苯氧化为CO2反应的转化率曲线；
[0045]图7为在不同温度下，实施例3、5～6和对比例7～8制得的再生Pt
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Pd贵金属催化剂分别催化甲苯氧化为CO2反应的转化率曲线；
[0046]图8为实施例1中失活Pt
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Ru贵金属催化剂和再生Pt
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Ru贵金属催化剂的表面形貌扫描电镜图；
[0047]图9为实施例1制得的再生Pt
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Ru贵金属催化剂、对比例1中失活Pt
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Ru贵金属催化剂和对比例2中新鲜Pt
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Ru贵金属催化剂中Ru 3p的XPS图。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种贵金属催化剂的活化方法，其特征在于，其包括如下步骤：在溶剂中，将贵金属催化剂与活化剂反应，即可；其中，所述活化剂为硼氢化物、水合肼、甲醛、甲酸和乙二醇中的一种或多种；所述活化剂与所述溶剂的摩尔体积比为1mol/L以上。2.如权利要求1所述的贵金属催化剂的活化方法，其特征在于，所述活化剂为硼氢化物；和/或，所述溶剂为水、甲醇、乙醇和四氢呋喃中一种或多种；和/或，所述活化剂与所述溶剂的摩尔体积比为2mol/L以上；和/或，所述贵金属催化剂中贵金属与所述活化剂的质量比为1：(1000～1500)；和/或，所述贵金属催化剂为新鲜贵金属催化剂和/或失活贵金属催化剂；和/或，所述贵金属催化剂中的贵金属为Pt、Pd、Ru、Rh、Au、Ag和Ir中一种或多种。3.如权利要求2所述的贵金属催化剂的活化方法，其特征在于，所述活化剂为硼氢化钠和/或硼氢化钾；和/或，所述溶剂为水；和/或，所述活化剂与所述溶剂的摩尔体积比为2～5mol/L；和/或，所述贵金属催化剂中贵金属与所述活化剂的质量比为1：(1200～1500)；和/或，所述失活贵金属催化剂的失活原因为烧结失活、中毒失活和碳沉积失活中的一种或多种；和/或，所述贵金属催化剂中的贵金属为Pt、Pd和Ru中的一种或多种。4.如权利要求3所述的贵金属催化剂的活化方法，其特征在于，所述贵金属催化剂中的贵金属为“Pt和Pd的混合物”或“Pt和Ru的混合物”；当所述贵金属催化剂中的贵金属为Pt和Ru的混合物时，Pt和Ru的质量比为1：(0.25～4)，较佳地为1：2；当所述贵金属催化剂中的贵金属为Pt和Pd的混合物时，Pt和Pd的质量比为1：(0.25～4)，较佳地为1：1。5.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡彦杰，李春忠，江浩，陈功，李玉冰，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：