[发明专利]一种纳米氧化钯催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及贵金属氧化物催化剂领域，尤其是涉及一种纳米氧化钯催化剂的制备方法。

背景技术

 贵金属氧化物催化剂具有无可替代的催化性能和选择性，则在石油、化工、医药、农药、能源等领域中有极其重要的地位。

近年来，国民经济飞速发展，高速公路网全面建设，以及生活水平极大提高，汽车逐渐融入人们的日常生活当中，在为社会带来快捷便利的同时，也带来了一系列的社会问题。如，汽车尾气的排放对环境严重污染，在一定程度上制约国民经济发展、危害群众健康成为影响社会稳定和谐的重要因素。在环境问题日益突出和人们对环境保护日益重视的新形势下，汽车尾气排放问题越来越引起社会关注，因此采用贵金属氧化物作为催化剂净化汽车尾气，减少有毒气体的排放，保护人群健康，促进社会和谐发展显得尤为重要；同时，氧化钯作为一种典型的贵金属氧化物催化剂，具有优异的催化性能，在很大程度上可降低汽车尾气排放中的有毒气体，引起越来越多的重视，成汽车尾气处理配件中的不可或缺的材料。

纳米氧化钯，由于其尺度在纳米量级，具有较大的比表面积以及更高的催化活性，因此制备纳米氧化钯提高其催化性能正在成为汽车尾气处理当中的热点问题。

目前，氧化钯的制备方法是将钯盐（如硝酸钯）在碱性环境下水解，将其水解产物在高温下分解，形成氧化钯。此方法虽简单易操作，但其形貌不可控，尺度较大，且团聚严重影响了其使用效果。

在纳米氧化钯制备方面，中南民族大学黄涛老师等进行了有益的探索，将钯氯酸作为钯源, PVP作为稳定剂，在微波辐照下制备了纳米级别的氧化钯，此种方法制备的氧化钯容易与反应液中的PVP结合，同时因PVP化学性质稳定，很难采用化学方法将其去除，则一般采用高速离心法反复分离，这就在一定程度上限定了纳米氧化钯适用范围。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种形貌可控，尺度均一，催化活性高的纳米氧化钯催化剂的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，一种纳米氧化钯催化剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）制备纳米钯阵列与氧化铝复合结构：将硅片作为基板，并在硅片基板上面磁控溅射10-150nm（优选50nm）的铜层，以提高硅片的导电性，便于电沉积；然后将多孔氧化铝模板覆盖在铜层上，作为工作电极，采用金属铂片作为对电极，放入容器内；采用含络合态钯离子的氨水溶液作为电沉积溶液，调节氨水用量，使电沉积溶液的pH值为7.0-9.0（优选8.0），电沉积温度为20-60℃（优选30℃），沉积电流密度为1.5-5A/dm² （优选2.5 A/dm²）以及沉积时间1-9min（优选3.5min）；电沉积结束后，将带纳米钯阵列与氧化铝复合结构的硅片基板从容器中取出，然后将硅片基板取下，得纳米钯阵列与氧化铝复合结构；

（2）提取纳米钯阵列：将步骤（1）所得复合结构进行超声波清洗，清洗完后，置于0.5-3mol/L（优选2mol/L）的碱性溶液浸泡，去除氧化铝模板，得纳米钯阵列；

（3）热处理纳米钯阵列：将步骤（2）提取的纳米钯阵列进行超声波清洗，清洗完后，置于管式炉中，在有氧环境中，将管式炉加热至250-500℃（优选450℃），保温10-60min（优选40 min），得纳米氧化钯阵列。

进一步，所述步骤（1）中，所述电沉积溶液可为含钯盐PdNO3和酒石酸钾钠的氨水溶液、或含钯盐钯氯酸和酒石酸钾钠的氨水溶液或含钯盐氯化钯和酒石酸钾钠的氨水溶液；酒石酸钾钠可加强络合作用，提高电沉积溶液的稳定性。

进一步，所述酒石酸钾钠的摩尔浓度为钯盐摩尔浓度的0.5-6倍（优选3）。

进一步，所述碱性溶液为氢氧化钠溶液、氨水或碳酸钠溶液。

进一步，所述有氧环境为空气环境或纯氧气氛。

进一步，所述步骤（2）和步骤（3）中，先后依次用去离子水、无水乙醇进行超声波清洗。

与现有技术相比，应用本发明，操作简单，制备的纳米氧化钯形貌可控，尺寸一致，通过控制电沉积溶液中氨水浓度来调节pH值，电沉积电流密度、电沉积时间，以及在热处理过程中的温度和时间均可控；制备的氧化钯阵列为纳米尺度，拥有较高的比表面能以及催化能力；适用范围广泛，尤其适用于处理汽车行业尾气。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

本实施例包括以下步骤：