[发明专利]一种原位负载型泡沫微孔贵金属催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种原位负载型泡沫微孔贵金属催化剂的制备方法。以横截面积为S0的非晶合金丝(或其编制物)为前驱体，浸入酸溶液中，经去合金反应腐蚀非晶合金丝外表面以下一定深度的非晶合金，从而得到纳米多孔贵金属催化层，同时保留横截面积为S(SS0)的非晶丝芯作为结构支撑，形成具有泡沫微孔贵金属环形外壳催化层与内部非晶丝芯复合结构的原位负载型泡沫微孔贵金属催化剂。该制备方法的制备成本低、操作简单可控，并且能够得结构与性能优异的贵金属催化剂材料。

技术领域

本发明涉及纳米金属材料技术领域，具体涉及一种原位负载型泡沫微孔贵金属催化剂及其制备方法。

背景技术

贵金属催化剂是一种能改变化学反应速度而本身又不参与反应最终产物的贵金属材料。由于贵金属元素的d电子轨道都未填满，表面易吸附反应物，且强度适中，利于形成中间“活性化合物”，因而具有较高的催化活性，同时还具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀等综合优良特性，是目前最重要的催化剂材料。

在实际应用中，为了保证催化剂的性能，并尽可能地减少贵金属的使用量，最有效的方法就是将贵金属催化剂做成纳米尺度的颗粒或者制备成泡沫微孔结构，使之具有高的电化学比表面积与催化活性。此外，为了使贵金属催化剂具有特定的物理形状，一般还需要将贵金属催化剂负载在一定的载体上。贵金属纳米颗粒因其具有较好的分散性，可以非常容易地分散负载在石墨烯、活性炭、多孔陶瓷、多孔泡沫金属、金属有机骨架，以及金属丝网等载体的表面，从而可以获得具有不同性能的负载型贵金属催化剂。

但是，由于泡沫微孔贵金属催化剂的微观结构呈立体“桥接”的泡沫微孔状，且一般以条带或者块体的方式存在，没有好的分散性，因而就难以通过类似于贵金属纳米颗粒所采用的方法负载在上述载体上。此外，由于块体或者条带状的泡沫微孔贵金属催化剂材料一般较脆，在没有载体的情况下，也难以根据实际应用的需要将其加工制备成具有特定物理形状与较好的力学结构稳定性的催化剂材料，因而极大地限制了其进一步的广泛应用。

因此，开发新的泡沫微孔贵金属催化剂材料，并解决泡沫微孔贵金属催化剂的负载问题，就具有极为重要的意义。

发明内容

本发明针对上述问题，提供了一种原位负载型泡沫微孔贵金属催化剂的制备方法，制备成本低、操作简单可控，并且能够得结构与性能优异的贵金属催化剂材料。

具体技术方案如下：

以横截面积为S₀的非晶合金丝或所述非晶合金丝的编制物为前驱体，浸入酸溶液中，经去合金反应腐蚀非晶合金丝外表面以下一定深度的非晶合金，从而得到纳米多孔贵金属催化层，同时保留横截面积为S的非晶丝芯作为结构支撑，形成具有泡沫微孔贵金属环形外壳催化层与内部非晶丝芯复合结构的原位负载型泡沫微孔贵金属催化剂；

所述SS₀；

所述合金丝的配方分子式为X_aM_bN_cT_d，其中：

X类元素为Zr、Hf、Ti、Mg中的至少一种，M类元素为Ni、Fe、Co、Mn、V、Cr、Nb、Mo、Ta、W、Si、Ge、Sn、Pb中的至少一种，N类元素为贵金属元素Pt、Pd、Au、Ag、Cu、Rh、Ru、Ir中的一种或多种的混合，T类元素为Al、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的至少一种；

a、b、c与d分别代表X、M、N与T类元素的原子百分含量，并且：

30％≤a≤75％，10％≤b≤50％，0.1％≤c≤15％，a+b+c+d＝100％。

本发明的原理在于：