[发明专利]一种负载型纳米贵金属催化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及纳米催化剂制备技术领域，具体涉及一种负载型纳米贵金属催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

纳米颗粒因其独特的量子尺寸效应、表面效应以及宏观量子隧道效应等使其产生了许多特有的光学、电学、催化性能等，可广泛应用于化工、电子电路、光学检验、仪器制造、生物传感、药物载体等领域，具有重要的应用价值。

空气污染问题越来越受到人们的关注，许多研究者开始致力于研发高效、安全、经济的空气净化材料。其中负载型纳米贵金属颗粒的高效性能引起了研究者的注意。纳米贵金属颗粒因其贵重稀有的特性，不能够单独地、大量的稳定存在，因此将其负载至廉价的惰性载体上，生成负载型纳米贵金属催化剂对工业上的反应进行催化作用。

负载型纳米贵金属催化剂的方法通常为浸渍法、沉积-沉淀法等。在这些常规方法中，即使制备条件(如pH值、老化、焙烧等)相同，但由于氧化物载体种类的不同，也会对纳米金属粒子的形成造成影响，使得纳米贵金属粒子的尺寸及尺寸分布不同而产生较大的差异。其中负载型纳米贵金属催化剂上纳米粒子发挥催化效果，因纳米贵金属粒子的粒径不同，其性能会大受影响，因此常规方法制备的负载型纳米贵金属催化剂并不理想。

发明内容

为了克服现有技术不足，本发明提供了一种负载型纳米贵金属催化剂及其制备方法和应用。本发明所述制备方法是先采用还原法制备出纳米贵金属胶体粒子，然后通过胶体沉积法，将纳米贵金属粒子负载至不同载体上，制备出粒径尺寸及尺寸分布相同的负载型纳米贵金属催化剂。

本发明技术方案如下：

一种负载型纳米贵金属催化剂，包括载体和负载于所述载体上的纳米贵金属颗粒，其中所述纳米贵金属颗粒的平均粒径为1.5-4.5nm，催化剂中贵金属的质量百分含量为1％-10％；所述载体的比表面积为40-190m²/g，孔体积为0.06-0.4ml/g。

优选地，所述纳米贵金属颗粒的平均粒径为1.5-3nm，进一步优选为2nm；

优选地，所述催化剂中贵金属的质量百分含量为1％-1.5％，进一步优选为1％；

优选地，所述载体的比表面积为比表面积为40-60m²/g，孔体积为0.06-0.1ml/g。

优选地，所述贵金属包括Pt、Pd、Au、Rh、Ag、Ru等中的一种或几种；进一步优选为Pt和/或Au。

优选地，所述载体为TiO₂、CeO₂、ZrO₂、Al₂O₃等氧化物中的一种或几种；进一步优选为TiO₂和/或CeO₂。

本发明还提供上述负载型纳米贵金属催化剂的制备方法，包括如下步骤：

1)将贵金属盐溶于PVP(即聚乙烯吡咯烷酮)溶液中，加入含NaOH的乙二醇溶液，持续通入惰性气体，搅拌后冷却，得所述贵金属的纳米胶体溶液；

2)向所述贵金属的纳胶体溶液中加入酸，离心分离后加入惰性载体，静置后干燥处理，即得负载型纳米贵金属催化剂。

上述负载型纳米贵金属催化剂的制备方法，其中：

步骤1)所述贵金属盐包括氯铂酸(H₂PtCl₆·6H₂O)、氯金酸(HAuCl₄·4H₂O)、氯化钯(PdCl₂·nH₂O)、三氯化钌(RuCl₃·nH₂O)等中的一种或几种；

所述聚乙烯吡咯烷酮溶液浓度为1×10^-6-1×10^-5mol/L；

所述贵金属盐在聚乙烯吡咯烷酮溶液中的浓度为0.003-0.03mmol/L，优选为0.025-0.029mmol/L；

所述NaOH在乙二醇中的浓度为0.02-0.05mmol/L，优选为0.02-0.03mmol/L；

所述惰性气体为氩气、氮气、氦气等中的一种或几种；

步骤2)所述酸为盐酸、硝酸、碳酸等中的一种或几种；优选为盐酸。

所述酸的用量为0.02-0.03mmol/L；