[发明专利]铂复合催化剂、其制备方法及应用

说明书

本发明公开一种铂复合催化剂、其制备方法及应用，其为以铂粒子为核心、以介孔氧化镍为外壳的空心核壳粒子。铂复合催化剂的制备方法，为以聚苯乙烯小球为模板，通过自组装方法进行制备。本发明的铂复合催化剂、其制备方法及应用，具有高温热稳定性及高活性，可解决现有铂催化剂高温不稳定、容易失活的问题。

技术领域

本发明涉及一种贵金属催化剂材料及其制法，尤其涉及一种铂纳米粒子催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

铂金属纳米粒子由于具有大的比表面积，成为非常有吸引力的催化剂。而且，铂纳米粒子展现出不同于体相材料的独特的催化性能。催化反应后，高活性的表面原子经常聚集，导致粒子尺寸及形状的变化，因此导致催化活性快速下降。通常，铂纳米粒子表面无配体或稳定剂保护时，出现裸露的活性位，具有最高的催化活性。但是，如果没有配体和稳定剂保护，纳米粒子表面的高表面能原子容易聚集成体相材料，纳米粒子不能稳定存在，进而失去催化活性。此外，铂纳米粒子表面配体影响其催化活性和选择性。因此，制备高活性、长期稳定的小尺寸铂纳米粒子催化剂仍然是一个重要的挑战。

为防止铂纳米粒子催化过程中或高温处理后聚集，通常采用两种方法：沉积铂纳米粒子在高比表面积的载体上或将铂纳米粒子限制在带孔的壳里。现有技术例如中国专利CN200510064580.1，其公开一种碳载铂催化剂的制备方法，但该铂催化剂不具备高温热稳定的性能。

因此，如何开发一种兼顾高温热稳定与高活性的铂复合催化剂，即成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铂复合催化剂、其制备方法及应用，使其具有高温热稳定性及高活性，解决现有铂催化剂高温不稳定、容易失活的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种铂复合催化剂(空心介孔Pt/m-NiO复合催化剂)，其为以铂(Pt)粒子为核心、以介孔氧化镍(NiO)为外壳的空心核壳粒子(即，空心介孔Pt/m-NiO复合结构)。

其中，于本发明的铂复合催化剂一较佳实施例中，所述Pt粒子的粒径为3-5nm。

其中，于本发明的铂复合催化剂一较佳实施例中，所述NiO外壳的介孔孔径为1～3nm，优选为2nm。

其中，于本发明的铂复合催化剂一较佳实施例中，所述NiO外壳的厚度为10～20nm。

其中，于本发明的铂复合催化剂一较佳实施例中，所述以Pt粒子为核心、以介孔NiO为外壳的空心核壳粒子(即，空心介孔Pt/m-NiO复合结构)的粒径为60～80nm。

为实现上述目的，本发明还提供一种铂复合催化剂的制备方法，用以制备上述以Pt粒子为核心、以介孔NiO为外壳的空心核壳粒子。该制备方法为以聚苯乙烯(PS)小球为模板，通过自组装方法进行制备。

本发明的铂复合催化剂的制备方法，包括如下步骤：

1)将铂(Pt)粒子外表面包裹上聚苯乙烯(PS)壳层，得到不对称的Pt/PS核壳结构；

2)将所述不对称的Pt/PS核壳结构与Brij-30或Lutensol AO5模板剂中一种或两种混合(所述“Brij-30或Lutensol AO5模板剂中一种或两种混合”即“单一Brij-30模板剂或者单一Lutensol AO5模板剂或者Brij-30与Lutensol AO5混合模板剂”)，加入乙酸镍回流后，得到Pt/PS/NiO核壳结构(厚度均匀的NiO壳层包裹Pt/PS核壳结构)；