[发明专利]一种大负载量的原子分散钯催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及钯催化剂，尤其是涉及一种大负载量的原子分散钯催化剂的制备方法。

背景技术

现今化工过程中使用的异相催化剂的有效成分通常为金，铂，钯等贵金属，这大大提高了催化剂的生产成本。近年来，由于原子分散催化剂百分之百的原子利用率，受到了研究者们的广泛关注。原子分散催化剂是将活性组分的单个原子固定于载体上，这使得贵金属的原子利用率相较于传统催化剂提高了数十乃至数百倍，从而使得催化剂的制造成本大幅度降低。另外，即便与传统催化剂的单个表面原子相比，原子分散催化剂由于其独特的界面结构，在一些反应中活性也大大的提高了。一些传统催化剂无法催化发生的反应，原子分散催化剂则能够催化。正是由于这种独特的结构特性，原子分散催化剂在大化工领域和精细催化领域拥有重要的研究价值和潜在的应用前景，成为了现在的一个研究热点。

现有的制备原子分散催化剂的方法(Qiao B,Wang A,Yang X,et al.Single-atom catalysis of CO oxidation using Pt1/FeOx.[J].Nature Chemistry,2011,3(8):634-641.)主要仍是制备传统催化剂的方法，如沉淀-沉积法，共沉淀法，浸渍法，浸渍灼烧法和浸渍还原法等。由于单个的贵金属原子具有高的表面能，在制备过程或实际催化过程中贵金属原子易于团聚，生长成较大的团簇或纳米颗粒，从而降低了原子利用率。为了阻止团聚现象的发生，传统催化剂制备的方法都需要将贵金属有效成分降到1％以下，常常仅有约0.1～0.2％，这大大限制了其在实际生产中的应用。另一方面，传统催化剂的制备方法大多步骤繁琐，耗时耗能。因此在实际的应用中，现有的传统催化剂制备方法由于操作过程相对繁琐和成本较高，不利用于工业化的大量合成，因此限制了它们的应用性。除了传统催化剂制备方法外，还可以采用质量选择质谱软着陆沉积或原子层沉积等方法高效制备原子分散催化剂，但这些方法需要昂贵的大型仪器和较为苛刻的制备条件，对于催化剂的载体选择也比较苛刻，无法进行工业级别的大量合成，因而限制了这些方法的应用发展研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大负载量的原子分散钯催化剂的制备方法。

本发明包括以下步骤：

1)将二氧化钛加至水中，超声分散后得二氧化钛分散液；

在步骤1)中，所述二氧化钛与水的配比可为50mg∶10mL，其中，二氧化钛以质量计算，水以体积计算；所述二氧化钛可采用乙二醇钛水解合成所得；所述超声分散的时间可为10～30min。

2)在步骤1)所得二氧化钛分散液中加入钯前躯体溶液进一步超声分散后，离心，所得淡黄色沉淀重新分散于水中，得到前驱物分散液；

在步骤2)中，所述钯前躯体溶液可采用氯钯酸，氯钯酸的摩尔浓度可为5mmol/L；所述超声分散可在水中超声分散5min；所述离心后可用水洗涤；

3)对步骤2)所得前驱物分散液进行紫外光照，冷却至室温后，得淡黄色沉淀，再清洗后晾干，即得大负载量的原子分散钯催化剂，所得大负载量的原子分散钯催化剂呈淡黄色粉末。

在步骤3)中，所述紫外光照的温度可为15～80℃；所述紫外光照可采用高压汞灯、高压氙灯或手持式汞灯，优选高压氙灯平行光源，高压氙灯平行光源的运行电流可为10mA，所述平行光源可通过365nm的滤光片后得到，光强度可为1.94mW/cm²；紫外光照的时间可为5～30min，优选10min；所述清洗可采用水和乙醇反复清洗至少1次。

本发明通过弱紫外光照的光沉积途径制备大负载量的原子分散钯催化剂，利用二氧化钛作为载体，直接吸附钯的前躯体，在表面有机配体的作用下通过弱紫外光照脱掉钯的表面物种，从而得到大负载量的原子分散钯催化剂。