【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于催化剂，尤其涉及一种氮化硼包覆的铈基铂族单原子催化剂及其制备方法与应用。
技术介绍
1、以铈基氧化物负载铂族贵金属为主的三效催化剂在汽车尾气净化中已经得到了广泛的应用，其活性组分主要是由pt、pd和rh等贵金属所组成。现行商业化的铈基三效催化剂不仅存在着低原子利用率的问题，而且在贫富氧频繁切换、高温水热等极端实际工况下，贵金属颗粒不可避免地会发生团聚长大，导致活性下降，因而在实际应用中，往往需要过量填充，以增加催化剂的量，来补偿金属团聚导致的活性损失，这显著增加了现行商业三效催化剂的成本。因而开发高贵金属原子利用率、高热稳定铂族三效催化剂量具有重大的应用需求。虽然原子级分散三效催化剂具有100％的原子利用率，但如何面向极端实际工况条件，突破活性与稳定性的跷跷板平衡关系，开发增强原子级分散金属物种的高温热稳定性策略是发展高效、低成本汽车尾气催化剂的关键。
技术实现思路
1、为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中高分散贵金属催化剂在高温下易团聚致失活的问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种氮化硼包覆的铈基铂族单原子催化剂及其制备方法与应用。
3、本专利技术的第一个目的是提供一种氮化硼包覆的铈基铂族单原子催化剂的制备方法，包括以下步骤，
4、s1、向氧化铈载体分散液中滴加铂族贵金属盐溶液，经离心、洗涤和干燥得到氧化铈负载铂族单原子催化剂，简记为m1/ceo2；
5、s2、将s1所述的氧化铈负载铂族单
6、在本专利技术的一个实施例中，在s1中，所述氧化铈载体分散液的ph为2-5。
7、在本专利技术的一个实施例中，在s1中，所述铂族贵金属选自钯、铂、铑、铱或钌。
8、在本专利技术的一个实施例中，在s1中，所述铂族贵金属盐溶液的浓度为0.05mmol/l-0.5mmol/l，该浓度有利于铂族贵金属在氧化铈载体表面呈原子级分散状态。
9、在本专利技术的一个实施例中，在s1中，所述铂族贵金属盐溶液是将铂族贵金属盐溶于溶剂；所述溶剂选自水、乙醇、乙二醇或dmf。
10、在本专利技术的一个实施例中，在s1中，所述离心的次数为3-5次。
11、在本专利技术的一个实施例中，在s1中，所述洗涤是采用去离子水洗涤2-3次。
12、在本专利技术的一个实施例中，在s1中，所述干燥的温度为40℃-100℃，时间为6h-24h。
13、在本专利技术的一个实施例中，在s2中，所述氧化铈负载铂族单原子催化剂和氨硼烷的质量比为5：1-500：1。通过改变氨硼烷的用量，可以调控氮化硼包覆的铈基铂族单原子催化剂的壳层厚度，提高催化剂高温稳定性的同时，改善催化剂低温活性。
14、在本专利技术的一个实施例中，在s2中，所述焙烧是以2℃/min-5℃/min的升温速率升温至700℃-1200℃，保温0.5h-2h。该升温速率有利于在铂族单原子贵金属催化剂表面形成氮化硼包覆层，该温度下避免大量硼氧化物形成。
15、在本专利技术的一个实施例中，在s2中，所述焙烧是在氨气气氛下进行的。
16、在本专利技术的一个实施例中，在s2中，所述离心的次数为3-5次。
17、在本专利技术的一个实施例中，在s2中，所述洗涤是采用乙醇洗涤2-3次。
18、在本专利技术的一个实施例中，在s2中，所述干燥的温度为40℃-100℃，时间为6h-24h；所述干燥是在真空条件下进行的。
19、在本专利技术的一个实施例中，在s2中，所述有机溶剂选自乙醇、乙二醇、dmf或二乙二醇二甲醚。
20、本专利技术的第二个目的是提供一种所述方法制备的氮化硼包覆的铈基铂族单原子催化剂。
21、在本专利技术的一个实施例中，所述氮化硼包覆的铈基铂族单原子催化剂在空气气氛下热处理后仍保持良好的热稳定性和低温活性。
22、在本专利技术的一个实施例中，空气气氛下热处理是以5℃/min-10℃/min的升温速率升温至850℃-950℃，保温0.5h-3.5h。
23、本专利技术的第三个目的是提供一种所述的氮化硼包覆的铈基铂族单原子催化剂在催化co氧化反应中的应用。
24、在本专利技术的一个实施例中，所述应用中，co、o2和ar的空速独立地为10000ml·g-1·h-1-20000ml·g-1·h-1，反应压力为0.1mpa。
25、在本专利技术的一个实施例中，所述应用中co的浓度为0.1vol.％-5vol.％，o2的浓度为1vol.％-20vol.％。
26、本专利技术的技术方案相比现有技术具有以下优点：
27、(1)本专利技术所述的氮化硼包覆的铈基铂族单原子催化剂在高温条件下，具有出色的热稳定性源于所形成的高稳定m-n键(m为铂族贵金属)，通过包覆氮化硼惰性层，利用含氮杂原子的强配位能力，调控m原子的微结构，使得原有m中心配位结构由m-o转变为m-n，这既增加了m中心的锚定位点，又增强了m与载体间的锚定能力，抑制了m原子在高温条件下的团聚，显著提升了催化剂的热稳定性。
28、(2)本专利技术所述的氮化硼包覆的铈基铂族单原子催化剂在富氧条件下，具有出色的长效热稳定性源于所用惰性层中b原子对氧气的化学惰性。与现行主流的惰性层如含氮碳层相比，利用b原子对氧气的化学惰性，实现了富氧条件下，pt原子局域微结构的长效稳定性，从而使催化剂在高温(900℃)、富氧(20vol.％)条件下，具有出色的长效热稳定性。
29、(3)本专利技术所述的氮化硼包覆的铈基铂族单原子催化剂在空速为15000ml·g-1·h-1，1vol.％co+20vol.％o2+ar的反应条件下，经900℃下空气老化3.5h，m中心不仅仍保持100％分散度，而且实现了150℃下co完全转化的技术挑战。而在无氮化硼包覆层条件下，氧化铈负载的铂族单原子催化剂，经900℃下空气老化3.5h，co完全转化温度为300℃，其性能显著低于氮化硼包覆的铈基铂族单原子催化剂。
30、(4)本专利技术所述的氮化硼包覆的铈基铂族单原子催化剂以开发长效热稳定的铂族单原子贵金属催化剂为技术方案，突破活性与稳定性的跷跷板平衡关系，不仅在高温、富氧等极端工况下具有出色的热稳定性，而且依然维持较好低温活性。
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1.一种氮化硼包覆的铈基铂族单原子催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
2.根据权利要求1所述的氮化硼包覆的铈基铂族单原子催化剂的制备方法，其特征在于，在S1中，所述氧化铈载体分散液的pH为2-5。
3.根据权利要求1所述的氮化硼包覆的铈基铂族单原子催化剂的制备方法，其特征在于，在S1中，所述铂族贵金属选自钯、铂、铑、铱或钌。
4.根据权利要求1所述的氮化硼包覆的铈基铂族单原子催化剂的制备方法，其特征在于，在S1中，所述铂族贵金属盐溶液的浓度为0.05mmol/L-0.5mmol/L。
5.根据权利要求1所述的氮化硼包覆的铈基铂族单原子催化剂的制备方法，其特征在于，在S2中，所述氧化铈负载铂族单原子催化剂和氨硼烷的质量比为5：1-500：1。
6.根据权利要求1所述的氮化硼包覆的铈基铂族单原子催化剂的制备方法，其特征在于，在S2中，所述焙烧是以2℃/min-5℃/min的升温速率升温至700℃-1200℃，保温0.5h-2h。
7.一种权利要求1-6任一项所述方法制备的氮化硼包覆的铈基铂族单原子催化剂
8.一种权利要求7所述的氮化硼包覆的铈基铂族单原子催化剂在催化CO氧化反应中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，所述应用中，CO、O2和Ar的空速独立地为10000mL·g-1·h-1-20000mL·g-1·h-1，反应压力为0.1MPa。
10.根据权利要求8所述的应用，所述应用中CO的浓度为0.1vol.％-5vol.％，O2的浓度为1vol.％-20vol.％。
...【技术特征摘要】
1.一种氮化硼包覆的铈基铂族单原子催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
2.根据权利要求1所述的氮化硼包覆的铈基铂族单原子催化剂的制备方法，其特征在于，在s1中，所述氧化铈载体分散液的ph为2-5。
3.根据权利要求1所述的氮化硼包覆的铈基铂族单原子催化剂的制备方法，其特征在于，在s1中，所述铂族贵金属选自钯、铂、铑、铱或钌。
4.根据权利要求1所述的氮化硼包覆的铈基铂族单原子催化剂的制备方法，其特征在于，在s1中，所述铂族贵金属盐溶液的浓度为0.05mmol/l-0.5mmol/l。
5.根据权利要求1所述的氮化硼包覆的铈基铂族单原子催化剂的制备方法，其特征在于，在s2中，所述氧化铈负载铂族单原子催化剂和氨硼烷的质量比为5：1-500：1。...
【专利技术属性】
技术研发人员：娄阳，张琦，周雨薇，孙立伟，王栋，张颖，潘成思，郭耘，朱永法，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：
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