[发明专利]一种钯/碳纳米管催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种钯/碳纳米管催化剂在二氧化碳加氢合成甲醇反应中的应用，其特征在于：

所述催化剂以碳纳米管为载体，将钯纳米粒子选择性主要沉积于碳纳米管管腔内部或主要沉积于碳纳米管管腔外部，外部指的是碳纳米管的管壁外表面；

主要沉积于碳纳米管管腔内部是指沉积于碳纳米管管腔内部的质量大于沉积于碳纳米管管腔外部的质量，记为x％Pd/CNTs-in，内部钯粒子粒径为1～3nm；

主要沉积于碳纳米管管腔外部是指沉积于碳纳米管管腔外部的质量大于沉积于碳纳米管管腔内部的质量，记为x％Pd/CNTs-out，外部钯粒子粒径为2～5nm；

其中CNTs为多壁碳纳米管，x表示催化剂中钯的负载量，催化剂中钯的负载量为1～10wt％。

2.如权利要求1所述的应用，其特征在于：碳纳米管为多壁碳纳米管，外径为8～60nm，内径为3～50nm，碳纳米管长度为0.5～50μm，含碳量>95％。

3.如权利要求2所述的应用，其特征在于：所述含碳量为>99％。

4.如权利要求2所述的应用，其特征在于：碳纳米管外径为10～50nm，内径为5～30nm，碳纳米管长度为5～40μm。

5.如权利要求2所述的应用，其特征在于：碳纳米管外径为10～20nm，内径为5～10nm，碳纳米管长度为10～30μm。

6.如权利要求1或2所述的应用，其特征在于：

主要沉积于碳纳米管管腔内部是指沉积于碳纳米管管腔内部的钯纳米粒子占沉积于碳纳米管上总量的60％-80％；

主要沉积于碳纳米管管腔外部是指沉积于碳纳米管管腔外部的钯纳米粒子占沉积于碳纳米管上总量的60％-90％。

7.如权利要求1所述的应用，其特征在于：所述x％Pd/CNTs-in催化剂的制备方法如下：

a)将碳纳米管置于硝酸溶液中，于110～160℃下搅拌回流，冷却后用去离子水洗涤至上层液为中性，过滤，干燥，得到开口的功能化的碳纳米管；

b)取步骤a)所得的碳纳米管浸于钯盐溶液中，超声处理，得到混合物，其中，钯盐溶液为钯盐溶解在一定计量的溶剂中；

c)搅拌步骤b)所得的混合物，使混合物中溶剂挥发完全，得到Pd/CNTs-in催化剂的氧化态前驱体；

d)将步骤c)所得的氧化态前驱体干燥，用高纯氢在200～300℃下还原2～4h，得到x％Pd/CNTs-in催化剂。

8.如权利要求1所述的应用，其特征在于：

所述x％Pd/CNTs-out催化剂的制备方法如下：

a)将碳纳米管置于硝酸溶液中，于110～160℃下搅拌回流，冷却后用去离子水洗涤至上层液为中性，过滤，干燥，得到开口的功能化的碳纳米管；

b)取步骤a)所得的碳纳米管浸于二甲苯中，超声处理；

c)配制0.5～1mol/L的碳酸铵/氨水溶液，将钯盐溶于碳酸铵/氨水溶液中，加入步骤b)所得的碳纳米管和二甲苯混合物中，搅拌均匀；

d)将步骤c)所得的混合物干燥，然后用高纯氢在200～300℃下还原2～4h，得到x％Pd/CNTs-out催化剂。

9.如权利要求7所述催化剂的应用，其特征在于：

步骤b)中，钯盐溶液浓度为0.02～0.2mol/L，所用的溶剂为丙酮、乙醇或水中的一种或两种混合；

步骤c)中，搅拌时的温度为20～30℃；

步骤d)中，干燥温度为60～80℃，干燥时间为12～24h。

10.如权利要求7所述催化剂的应用，其特征在于：

步骤b)中，钯盐溶液浓度为0.1～0.15mol/L，所用的溶剂为丙酮。