一種鉑納米催化劑的制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種鉑納米催化劑的制備方法，以氯鉑酸和鈦酸正丁酯為原料，制備得到鉑納米催化劑材料，制備思路為：將氯鉑酸進(jìn)行沉淀反應(yīng)形成氫氧化鉑沉淀，然后到鈦酸正丁酯形成的鈦溶膠內(nèi)，經(jīng)循環(huán)曝氣反應(yīng)和減壓蒸餾反應(yīng)后得到懸濁液，然后過濾得到混合晶體，最后將混合晶體進(jìn)行保護(hù)氣加熱反應(yīng)和還原反應(yīng)，得到鉑納米催化劑。本發(fā)明專利技術(shù)具有制備方法簡單，使用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，有利于進(jìn)行批量化生產(chǎn)，且生產(chǎn)成本低。

Method for preparing platinum nano catalyst

The invention relates to a preparation method of a platinum nano catalyst, with chloroplatinic acid and n-butyl titanate as raw material, the prepared platinum nano catalyst material, preparation method for the chloroplatinic acid precipitation reaction of hydrogen formation of platinum oxide precipitation, and then to the formation of tetrabutyl titanate and titanium sol, obtained by suspension circular aeration and vacuum distillation after the reaction, and then filtered to obtain mixed crystals, the mixed crystal protective gas heating reaction and reduction reaction, get the platinum nano catalyst. The preparation method has the advantages of simple preparation method, wide use range, etc., and is favorable for mass production and low production cost.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種鉑納米催化劑的制備方法
本專利技術(shù)屬于貴金屬催化劑領(lǐng)域，涉及一種鉑納米催化劑的制備方法。
技術(shù)介紹
鉑納米晶是一種廣受關(guān)注的納米催化劑，因其具有比表面積大，表面能高，晶體內(nèi)擴(kuò)散通道短，表面催化活性位多，吸附能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可以控制反應(yīng)速率，其粒徑大小和晶面結(jié)構(gòu)對于催化活性具有至關(guān)重要的影響。在大多數(shù)實(shí)際的催化反應(yīng)中，操作溫度可能過高，然而在高溫條件下，小尺寸的鉑納米晶（<10nm）易團(tuán)聚失活，極大的限制了其應(yīng)用。提高負(fù)載型貴金屬納米催化劑高溫下(≥750℃)的抗燒結(jié)性能是研究的難題，目前尚未有鉑納米催化劑在高溫(≥750℃)抗燒結(jié)的報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種制備方法簡單，使用范圍廣的鉑納米催化劑的制備方法。本專利技術(shù)的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種鉑納米催化劑的制備方法，其制備步驟如下：步驟1，將氯鉑酸加入至堿溶液中，然后過濾后洗滌烘干，得到白色氫氧化鉑沉淀；步驟2，將鈦酸正丁酯加入至無水乙醇中，然后加入穩(wěn)定劑，攪拌均勻后得到鈦溶膠；步驟3，將氫氧化鉑緩慢加入至溶膠內(nèi)，邊攪拌邊加入，攪拌均勻后加入分散劑，形成溶膠懸濁液；步驟4，將溶膠懸濁液加入密封反應(yīng)釜中進(jìn)行循環(huán)恒壓曝氣反應(yīng)3-6h，得到沉淀懸濁液；步驟5，將沉淀懸濁液進(jìn)行減壓蒸餾后，加入增稠劑，攪拌形成粘稠懸濁液；步驟6，將粘稠懸濁液進(jìn)行過濾后進(jìn)行密封加熱保護(hù)氣反應(yīng)2-4h，還原反應(yīng)1-3h，自然冷卻后即可得鉑納米催化劑材料。所述鉑納米催化劑的制備配方如下：氯鉑酸3-7份、鈦酸正丁酯15-20份、穩(wěn)定劑1-4份、無水乙醇30-40份、分散劑3-6份、增稠劑2-5份。所述穩(wěn)定劑采用抗壞血酸與乙酰丙酮混合液，所述抗壞血酸與乙酰丙酮的比例為0.7-3.5。所述分散劑采用聚乙烯吡咯烷酮。所述增稠劑采用纖維素醚，包括甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉或羥乙基纖維素中的一種。所述步驟1中的洗滌采用無水乙醇進(jìn)行洗滌，所述烘干采用40-60℃烘干，所述堿液采用氫氧化鉀或氫氧化鈉，所述堿液的濃度為0.3-0.7mol/L；采用堿液能夠?qū)⒙茹K酸轉(zhuǎn)化為氫氧化鉑沉淀，并在無水乙醇中進(jìn)行洗滌，去除水分，并且采用低溫烘干能夠快速去除乙醇的同時(shí)保證氫氧化鉑的穩(wěn)定性。步驟2中的攪拌速度為1000-3000r/min，采用攪拌的方式將穩(wěn)定劑分散到鈦酸正丁酯表面，保證穩(wěn)定的鈦酸正丁酯結(jié)構(gòu)，采用混合穩(wěn)定劑能夠良好的穩(wěn)定性，通過乙酰丙酮的溶解后的溫度效果，以及抗壞血酸的去自由基作用，保證了鈦酸正丁酯的穩(wěn)定性，及后期反應(yīng)的穩(wěn)定性。步驟3中的懸濁液的添加攪拌速度為1500-3000r/min，添加速度為1-3g/min，采用緩慢添加的方式，能夠?qū)⑽唇Y(jié)合的穩(wěn)定劑分散至沉淀表面，保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，同時(shí)在添加分散劑后，形成表面性能良好的懸濁液。步驟4中的循環(huán)氣體采用氮?dú)馀c水蒸氣的混合氣，所述水蒸氣的比例為20-40%，所述恒壓反應(yīng)的壓力為8-12MPa，所述循環(huán)曝氣速度為10-30mL/min，所述曝氣反應(yīng)的溫度為80-100℃；采用循環(huán)曝氣反應(yīng)的方式能夠?qū)⒎稚⑿院脩覞嵋哼M(jìn)行反應(yīng)，保證氫氧化鉑沉淀轉(zhuǎn)化為二氧化鉑沉淀，且在分散劑的作用下形成良好的分散效果，同時(shí)反應(yīng)過程中產(chǎn)生的水分子以及曝氣氣體中的水蒸氣能夠促進(jìn)鈦酸正丁酯形成水解，于此同時(shí)溶解的乙酰丙酮在壓力和溫度下進(jìn)行分解，得到乙酸丙酮。步驟5中的減壓蒸餾的壓力為大氣壓的50-60%，所述減壓蒸餾時(shí)間為1-2h，采用減壓蒸餾的方式能夠?qū)⑷芤哼M(jìn)行濃縮，同時(shí)能夠形成增加懸濁液的濃度，在增稠劑作用下，保證鉑與鈦的良好分散性，同時(shí)也保證兩者之間的連接。步驟6中的保護(hù)氣加熱反應(yīng)溫度為80-100℃，保護(hù)氣氣體為氬氣或氦氣，所述還原反應(yīng)采用氫氣還原，所述還原溫度為120-150℃；采用保護(hù)氣加熱的方式能夠保證二氧化鈦與二氧化鉑之間的連接反應(yīng)，形成穩(wěn)定的以二氧化鉑為中心的晶體結(jié)構(gòu)，通過還原反應(yīng)能夠?qū)⒍趸K轉(zhuǎn)化為鉑，如此便形成了鉑-二氧化鈦晶體結(jié)構(gòu)，以鉑為中心的催化劑材料。本專利技術(shù)中，以氯鉑酸和鈦酸正丁酯為原料，制備得到鉑納米催化劑材料，制備思路為：將氯鉑酸進(jìn)行沉淀反應(yīng)形成氫氧化鉑沉淀，然后到鈦酸正丁酯形成的鈦溶膠內(nèi)，經(jīng)循環(huán)曝氣反應(yīng)和減壓蒸餾反應(yīng)后得到懸濁液，然后過濾得到混合晶體，最后將混合晶體進(jìn)行保護(hù)氣加熱反應(yīng)和還原反應(yīng)，得到鉑納米催化劑。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有以下特點(diǎn)：1）以氯鉑酸和鈦酸正丁酯為原料，制備得到鉑納米催化劑材料，解決了Pt催化劑在高溫反應(yīng)中易燒結(jié)失活的問題；具有制備方法簡單，使用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，有利于進(jìn)行批量化生產(chǎn)，且生產(chǎn)成本低；2）本專利技術(shù)制備的催化劑具有很好的穩(wěn)定性以及較高的催化活性。附圖說明圖1為實(shí)施例1制得的鉑納米催化劑材料掃描電鏡圖片。圖2為實(shí)施例1制得的鉑納米催化劑材料對硝基苯酚的催化還原反應(yīng)隨時(shí)間關(guān)系的紫外可見光譜圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本專利技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)說明。本實(shí)施例以本專利技術(shù)技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本專利技術(shù)的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。實(shí)施例1：一種鉑納米催化劑的制備方法，其制備步驟如下：步驟1，將氯鉑酸加入至堿溶液中，然后過濾后洗滌烘干，得到白色氫氧化鉑沉淀；步驟2，將鈦酸正丁酯加入至無水乙醇中，然后加入穩(wěn)定劑，攪拌均勻后得到鈦溶膠；步驟3，將氫氧化鉑緩慢加入至溶膠內(nèi)，邊攪拌邊加入，攪拌均勻后加入分散劑，形成溶膠懸濁液；步驟4，將溶膠懸濁液加入密封反應(yīng)釜中進(jìn)行循環(huán)恒壓曝氣反應(yīng)3h，得到沉淀懸濁液；步驟5，將沉淀懸濁液進(jìn)行減壓蒸餾后，加入增稠劑，攪拌形成粘稠懸濁液；步驟6，將粘稠懸濁液進(jìn)行過濾后進(jìn)行密封加熱保護(hù)氣反應(yīng)2h，還原反應(yīng)1h，自然冷卻后即可得鉑納米催化劑材料。所述鉑納米催化劑的制備配方如下：氯鉑酸3份、鈦酸正丁酯15份、穩(wěn)定劑1份、無水乙醇30份、分散劑3份、增稠劑2份。所述穩(wěn)定劑采用抗壞血酸與乙酰丙酮混合液，所述抗壞血酸與乙酰丙酮的比例為0.7。所述分散劑采用聚乙烯吡咯烷酮。所述增稠劑采用纖維素醚，包括甲基纖維素。所述步驟1中的洗滌采用無水乙醇進(jìn)行洗滌，所述烘干采用40℃烘干，所述堿液采用氫氧化鉀，所述堿液的濃度為0.3mol/L。步驟2中的攪拌速度為1000r/min。步驟3中的懸濁液的添加攪拌速度為1500r/min，添加速度為1g/min。步驟4中的循環(huán)氣體采用氮?dú)馀c水蒸氣的混合氣，所述水蒸氣的比例為20%，所述恒壓反應(yīng)的壓力為8MPa，所述循環(huán)曝氣速度為10mL/min，所述曝氣反應(yīng)的溫度為80℃。步驟5中的減壓蒸餾的壓力為大氣壓的50%，所述減壓蒸餾時(shí)間為1h。步驟6中的保護(hù)氣加熱反應(yīng)溫度為80℃，保護(hù)氣氣體為氬氣，所述還原反應(yīng)采用氫氣還原，所述還原溫度為120℃。圖1為采用本專利技術(shù)方法制備的鉑納米催化劑材料掃描電鏡圖片。硝基苯酚催化還原反應(yīng)性能測試：把催化劑(3mg)加入到4-硝基苯酚(6mL,0.01M)、水(22mL)和NaBH4(2mL,0.75M)溶液混合物中，溫度25℃，進(jìn)行反應(yīng)，通過紫外可見光譜跟蹤反應(yīng)，4-硝基苯酚在6分鐘就反應(yīng)完全，其如圖2所示；將其催化劑回收后反復(fù)進(jìn)行相同實(shí)驗(yàn)。實(shí)施例2：一種鉑納米催化劑的制備方法，其制備步驟如下：步驟1，將氯鉑酸加入至堿溶液中，然本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種鉑納米催化劑的制備方法，其制備步驟如下：步驟1，將氯鉑酸加入至堿溶液中，然后過濾后洗滌烘干，得到白色氫氧化鉑沉淀；步驟2，將鈦酸正丁酯加入至無水乙醇中，然后加入穩(wěn)定劑，攪拌均勻后得到鈦溶膠；步驟3，將氫氧化鉑緩慢加入至溶膠內(nèi)，邊攪拌邊加入，攪拌均勻后加入分散劑，形成溶膠懸濁液；步驟4，將溶膠懸濁液加入密封反應(yīng)釜中進(jìn)行循環(huán)恒壓曝氣反應(yīng)3?6h，得到沉淀懸濁液；步驟5，將沉淀懸濁液進(jìn)行減壓蒸餾后，加入增稠劑，攪拌形成粘稠懸濁液；步驟6，將粘稠懸濁液進(jìn)行過濾后進(jìn)行密封加熱保護(hù)氣反應(yīng)2?4h，還原反應(yīng)1?3h，自然冷卻后即可得鉑納米催化劑材料。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種鉑納米催化劑的制備方法，其制備步驟如下：步驟1，將氯鉑酸加入至堿溶液中，然后過濾后洗滌烘干，得到白色氫氧化鉑沉淀；步驟2，將鈦酸正丁酯加入至無水乙醇中，然后加入穩(wěn)定劑，攪拌均勻后得到鈦溶膠；步驟3，將氫氧化鉑緩慢加入至溶膠內(nèi)，邊攪拌邊加入，攪拌均勻后加入分散劑，形成溶膠懸濁液；步驟4，將溶膠懸濁液加入密封反應(yīng)釜中進(jìn)行循環(huán)恒壓曝氣反應(yīng)3-6h，得到沉淀懸濁液；步驟5，將沉淀懸濁液進(jìn)行減壓蒸餾后，加入增稠劑，攪拌形成粘稠懸濁液；步驟6，將粘稠懸濁液進(jìn)行過濾后進(jìn)行密封加熱保護(hù)氣反應(yīng)2-4h，還原反應(yīng)1-3h，自然冷卻后即可得鉑納米催化劑材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉑納米催化劑的制備方法，其特征在于，所述鉑納米催化劑的制備配方如下：氯鉑酸3-7份、鈦酸正丁酯15-20份、穩(wěn)定劑1-4份、無水乙醇30-40份、分散劑3-6份、增稠劑2-5份。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鉑納米催化劑的制備方法，其特征在于，所述穩(wěn)定劑采用抗壞血酸與乙酰丙酮混合液，所述抗壞血酸與乙酰丙酮的比例為0.7-3.5。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鉑納米催化劑的制備方法，其特征在于，所述分散劑采用聚乙烯吡咯烷酮。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鉑納米催化劑的制備方法，其特征在于，所述增稠劑采用...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊林，
申請(專利權(quán))人：楊林，
類型：發(fā)明
國別省市：廣東,44