一种氧化铂纳米粉体的制备方法及应用技术

本发明专利技术提供了一种氧化铂纳米粉体的制备方法及应用，本发明专利技术以无机化合物代替高分子表面活性剂为纳米颗粒的稳定剂，通过将含有亚硫酸根的前体溶液加入至Pt的前体水溶液中，利用亚硫酸根的强配位作用与Pt络合，获得[Pt(SO3)3]2‑

【技术实现步骤摘要】
一种氧化铂纳米粉体的制备方法及应用


[0001]本专利技术属于催化
，具体涉及一种氧化铂纳米粉体的制备方法及应用。

技术介绍

[0002]纳米氧化铂是一种高活性的加氢催化剂，可用于烯烃、炔烃、芳香烃、羟基、醛基、亚胺基、芳香硝基及苯环的氢化或氢解反应。氧化铂催化剂具有催化性能优良、活性高、选择性高，寿命长，方便回收等优点，在有机合成中氢化催化反应中起着重要作用。1922年Adams等利用氯铂酸和硝酸钠高温下的熔融分解反应(反应温度～450℃)制备了氧化铂纳米催化剂，因此纳米氧化铂催化剂又常被称为Adams催化剂(Platinum Metals Rev.，1962，6，150)。为获得颗粒度更小的高活性氧化铂催化剂，Reetz等利用甜菜碱或长碳链的季铵盐为表面活性剂和保护剂，通过将四氯化铂(PtCl4)或氯铂酸酸溶液在碱性溶液中50℃水解7天制得氧化铂催化剂，该方法制备的氧化铂纳米催化剂还可沉积在氧化铝载体上形成担载型的催化剂(J.Am.Chem.Soc.1999，121，34，7933)。2004年陈益贤等以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为稳定剂，通过将四氯化铂水溶液在碱性条件下煮沸，然后加入乙酸反应一段时间后得到氧化铂胶体，催化剂的粒径约为51.7nm(CN103265085A)。CN108821352A公开了一种纳米氧化铂粉体的制备方法，利用冠醚的框架结构稳定氢氧化铂胶体，同时利用超声将氢氧化铂转化为氧化铂，并对氧化铂表面钝化，缓解了纳米氧化铂的团聚现象。
[0003]目前，现有氧化铂纳米催化剂的制备过程较为复杂，且反应温度较高或反应时间较长，规模化放大困难，制备成本较高；此外，制备过程中使用的高分子表面活性剂易吸附在氧化铂催化剂的表面，影响其催化活性。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的问题，本专利技术提供一种氧化铂纳米催化剂及制备方法，本专利技术以无机化合物代替高分子表面活性剂为纳米颗粒的稳定剂，避免了有机杂质在催化剂表面的吸附毒化，催化剂活性高；此外，本专利技术反应温度较低，步骤简单，可以解决现有氧化铂纳米催化剂制备过程复杂、条件苛刻，难批量制备的问题。
[0005]为实现以上技术目的，本专利技术的技术方案具体如下：
[0006]一种纳米氧化铂粉体的制备方法，包括如下步骤：
[0007]步骤一、将含有亚硫酸根离子的水溶液加入Pt前体水溶液中，进行络合反应，制得[Pt(SO3)3]2‑
络合物；
[0008]步骤二、向步骤一的反应体系中加入碱性水溶液调节pH值，使所述络合物以白色沉淀的形式析出；
[0009]步骤三、将步骤二析出的白色沉淀洗涤后与过氧化氢进行反应，反应后经离心、洗涤、干燥，得到纳米氧化铂粉体。
[0010]优选地，上述制备方法具体包括以下步骤：
[0011]步骤1，将水溶性Pt前体加入去离子水中超声至完全溶解，配置Pt前体水溶液；
[0012]步骤2，将含有亚硫酸根离子的水溶液逐滴缓慢加入至Pt前体水溶液中，同时进行搅拌，待溶液由桔红色变为淡黄色时停止滴加；
[0013]步骤3，将碱性水溶液缓慢加入至步骤2的反应体系中，调节反应体系的pH为8
‑
12，反应体系由淡黄色逐渐变为无色溶液；
[0014]步骤4，维持反应体系的pH值不变，搅拌条件下继续向步骤3的无色溶液中滴加含有亚硫酸根离子的水溶液，反应体系中会有大量白色沉淀生成，待白色沉淀不再继续析出后停止滴加，滴加完毕后继续反应1
‑
2小时以保证沉淀完全；
[0015]步骤5，将步骤4中生成的白色沉淀用大量去离子水洗涤过滤并烘干，得到白色的亚硫酸铂盐粉末；
[0016]步骤6，搅拌条件下，将白色的亚硫酸铂盐粉末溶解水溶液中，调节溶液的pH为1
‑
5，加入过氧化氢水溶液，升温反应2
‑
3小时后，降温，继续加入酸性水溶液促进氧化铂纳米颗粒的沉降；
[0017]步骤7，将步骤6的反应液离心分离并用大量去离子水洗涤，固液分离后烘干得到氧化铂纳米粉体。
[0018]优选地，所述步骤1中的Pt前体为氯铂酸、氯亚铂酸钠、氯亚铂酸钾、氯铂酸钾、氯铂酸钠、四氯化铂中的一种或多种，Pt前体水溶液中Pt浓度为10
‑
50g/L。
[0019]优选地，所述步骤2中的缓慢滴加的速度为2
‑
6mL/min，搅拌转速为200
‑
1000r/min，所述含有亚硫酸根离子的水溶液为亚硫酸、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、亚硫酸钾、亚硫酸氢钾水溶液中的一种或多种，亚硫酸根在所述水溶液中的浓度为50
‑
100g/L；溶液变为淡黄色时，反应体系的pH为4
‑
5。
[0020]优选地，所述步骤3中的碱性水溶液的滴加速度为2
‑
6mL/min，搅拌转速为200
‑
1000r/min，所述碱性水溶液采用碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化钾或氨水水溶液中的一种或多种。
[0021]优选地，所述步骤4中反应体系的pH为7.5
‑
11，搅拌速度为200
‑
1000rpm，反应温度为0
‑
30℃。
[0022]优选地，所述步骤6中稀酸溶液为稀硫酸、稀盐酸、醋酸水溶液中的一种或多种，浓度为0.05
‑
0.5mol/L，所述反应体系的pH为2
‑
4；所述步骤6中H2O2加入量与亚硫酸铂盐的摩尔比为1∶1
‑
5∶1；反应温度为60
‑
90℃。
[0023]优选地，所述步骤7中固液分离方式为离心或过滤；所述烘干温度为30
‑
60℃。
[0024]本专利技术上述方法所制备的纳米氧化铂粉体的粒径为1
‑
4nm。
[0025]本专利技术上述方法所制备的纳米氧化铂粉体可作为催化剂或催化剂活性组分用于加氢反应。
[0026]优选地，将本专利技术所制备的氧化铂纳米颗粒担载在Al2O3载体上，在室温常压下，以甲醇为溶剂，用于正丙胺与苯甲醛还原胺化反应。
[0027]步骤1采用水溶性的Pt前体的原因是水溶性Pt前体容易制备且价格较为便宜，且水相合成有助于后续批量放大，对环境污染小，制备成本较低；
[0028]步骤2通过将亚硫酸盐前体溶液缓慢加入至Pt的前体水溶液中，利用亚硫酸根的强配位作用与Pt络合，获得[Pt(SO3)3]2‑
络合物，SO
32
‑
是一种无机化合物稳定剂，可保护后续生成的氧化铂纳米颗粒，防止团聚现象。采用缓慢滴加亚硫酸盐的目的是在于控制亚硫
酸根的加入量，因为亚硫酸根有一定的还原性，滴加过快容易导致Pt前体直接发生还原发生，无法形成[Pt(SO3)3]2‑
络合物；
[0029]步骤3中将碱性水溶液缓慢加入是为了调节反应体系的pH值为弱本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧化铂纳米粉体的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤一、将含有亚硫酸根离子的水溶液加入Pt前体水溶液中，进行络合反应，制得[Pt(SO3)3]2‑
络合物；步骤二、向步骤一的反应体系中加入碱性水溶液调节pH值，使所述络合物以白色沉淀的形式析出；步骤三、将步骤二析出的白色沉淀洗涤后与过氧化氢进行反应，反应后经离心、洗涤、干燥，得到所述氧化铂纳米粉体。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：步骤1，将水溶性Pt前体溶解于去离子水中，得到Pt前体水溶液；步骤2，将含有亚硫酸根离子的水溶液逐滴加入Pt前体水溶液中，同时进行搅拌，待溶液由桔红色变为淡黄色时停止滴加；步骤3，将碱性水溶液逐滴加入步骤2的反应体系中，同时进行搅拌，调节反应体系的pH为8
‑
12，反应体系由淡黄色变为无色溶液；步骤4，维持反应体系的pH值不变，搅拌条件下继续向步骤3的无色溶液中滴加含有亚硫酸根离子的水溶液，反应体系中有白色沉淀生成，待白色沉淀不再继续析出后停止滴加，然后继续反应1
‑
2小时以保证沉淀完全；步骤5，将步骤4中生成的白色沉淀用水洗涤、过滤并烘干，得到白色的亚硫酸铂盐粉末；步骤6，搅拌条件下，将白色的亚硫酸铂盐粉末溶解水溶液中，调节溶液的pH为1
‑
5，加入过氧化氢水溶液，升温反应2
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3小时后，降温，继续加入酸性水溶液促进氧化铂纳米颗粒的沉降；步骤7，将步骤6的反应液离心分离并用去离子水洗涤，固液分离后烘干得到所述氧化铂纳米粉体。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，Pt前体为氯铂酸、氯亚铂酸钠、氯亚铂酸钾、氯铂酸钾、氯铂酸钠、四氯化铂中的一种或多种，Pt前体水溶液中Pt浓度为10
‑
50g/L。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：王素力，李焕巧，孙公权，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：