[发明专利]一种负载Ag颗粒的蜂窝状金属氧化物催化材料的制备方法

说明书

本发明公开一种负载Ag颗粒的蜂窝状金属氧化物催化材料的制备方法，通过合金配制、加压浇铸、氧化反应合成、去合金化腐蚀等工艺，获得蜂窝状结构的金属氧化物载体，析出Ag相，析出相与基体结合属于冶金结合，使用过程中Ag颗粒不脱落，Ag颗粒的形成具有可控性，不会随使用温度增加而长大，同时将Ag颗粒的制备与载体的制备合二为一，缩短了工艺流程，具有材料制备低成本短流程的特点，可用于光催化、乙烯（丙烯）催化氧化、抗菌抑菌等材料领域，适于规模化生产。

技术领域

本发明涉及一种负载Ag颗粒的蜂窝状金属氧化物催化材料的制备方法，属于催化材料技术领域。

背景技术

Ag具有优异的催化活性、抗菌活性，导电性能及热交换性能，广泛应用于催化材料、抗菌材料、电极材料、低温导热材料等。为了降低贵金属的消耗量和节约材料成本，通常将Ag颗粒负载到一定的载体或固体表面，例如分散到沸石、TiO₂、Al₂O₃、CuO或碳纳米管表面等等。还有的与一些无机载体如沸石、磷酸盐、羟基磷灰石复合形成与人体具有生物相容性的复合材料。

Ag负载金属氧化物催化剂的制备，通常将溶液浸渍在现有的载体上，例如：TiO₂、Al₂O₃、CuO，溶液是一种或几种活性组分银盐和助剂溶液配成的前驱体，将载体浸渍其中，然后进行化学还原或者高温分解、洗涤、干燥等步骤制得。浸渍法中Ag前驱体还原过程较多采用高温分解还原，即通过高温直接将Ag盐还原为Ag单质。这种还原方法工艺简单，还原效果较好，然而在高温分解过程中，不可避免地存在Ag盐的浓缩、结晶、Ag微粒迁移、重结晶、团聚等现象，影响了Ag颗粒在载体上的分散度和Ag晶粒大小，从而影响了催化剂的性能。

为了降低前驱体的热分解温度，在还原步骤中引入化学还原剂，摆脱了高温工艺，化学还原剂用来还原Ag盐前驱体，加热还原后用水或低碳醇洗涤除去残存的有机物，由于低碳羧酸酰胺等还原剂与Ag形成的Ag铵络合物能在200℃以下就分解还原成Ag单质，大大降低了热处理温度，避免了Ag的团聚、长大所导致的粒径不可控等问题。采用该法制得的催化剂表面Ag颗粒粒径200-300nm，但带来的弊端是有机化学试剂的污染及Ag与载体之间结合力度差，使用过程中容易脱落等问题。

目前所采用的Ag负载的催化材料中，一方面为了提高贵金属的活性，防止团聚，需要控制相的尺寸和形貌；另一方面又需要提高贵金属与负载体的结合力度防止使用过程中脱落。

发明内容

本发明通过对载体金属氧化物的结构设计，获得蜂窝状结构的金属氧化物载体，以增大比表面积，氧化过程中氧与基体金属结合促进Ag颗粒的形成，Ag与基体结合属于冶金结合，使用过程中不脱落，同时将Ag颗粒的制备与载体的制备合二为一，缩短了工艺流程，体现出了材料制备技术低成本短流程，环境友好的发展趋势。

本发明的目的是提供一种负载Ag颗粒的蜂窝状金属氧化物催化材料的制备方法，可制得表面分布均匀，结合牢固，Ag颗粒可控的金属氧化物负载Ag颗粒的催化材料。

本发明的技术方案是将金属和Ag按比例混合后熔炼，浇铸到不锈钢模具内，模具内放置制备好的带有蜂窝孔的石膏坯体，将浇铸后形成的蜂窝状合金脱模后，通过氧化反应处理，Ag从合金中析出，金属变为氧化物，通过酸腐蚀将合金表面氧化膜去除，得到金属氧化物负载贵金属Ag的催化材料，具体制备步骤如下：

（1）将金属与Ag按照比例混合后放入熔炼炉中，使金属与Ag在700-1700℃温度范围内熔融后保温0.5-1h达到均匀混合；

（2）将步骤（1）混合均匀的熔融态金属液去除表面氧化皮，在气压作用下浇铸到装有蜂窝状石膏坯体的模具中，气压压力0.1-1MPa，气体加压时间30-60s，冷却去除石膏后得到蜂窝状合金；