[发明专利]一种PtNi/C双金属催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供一种PtNi/C双金属催化剂及其制备方法。该制备方法，包括以下步骤：(1)将预处理后的活性炭加入硝酸溶液中，加热至75℃～85℃下搅拌均匀后，过滤将活性炭水洗至pH＝7，将水洗后的活性炭干燥；(2)将活性炭加入去离子水中，再依次加入氯铂酸和硝酸镍搅拌均匀，得到催化剂前驱体溶液，将催化剂前驱体溶液离心后干燥得到催化剂前驱体；(3)将催化剂前驱体在400℃下氢气气氛中还原2h，得到PtNi/C双金属催化剂。本发明提出的双金属催化剂具有比表面积大，反应活性高，可以在常温下水相中催化糠醛选择性加氢，大大提高了反应的效率，降低了反应的能耗和实现水相催化，具有较好的经济价值和环保意义。

技术领域：

本发明设计催化剂技术领域，具体涉及一种PtNi/C双金属催化剂及其制备方法。

背景技术：

随着人们生活水平的提高和人口密度的增大，化石燃料已经不能满足人们的需求，因此，开发新的可再生能源将成为未来发展的必要趋势。生物质能源由于种类繁多、数量庞大等优势越来越多的受到科研人员的关注。糠醛是一种来自木质纤维素的重要平台化合物。通过选择性加氢可以生产一系列的化学物质例如：糠醇，四氢糠醇，呋喃，四氢呋喃，2-甲基呋喃，2-甲基四氢呋喃，1,4-戊二醇等。在这些化学物质中，四氢糠醇是一种重要的化工原料，可用于制备丁二酸、戊二醇、四氢呋喃等。四氢糠醇因其优良的溶解性和低毒的特性而作为一种绿色溶剂在工业生产中广泛应用。目前四氢糠醇的主要用途是作为专用脱漆配方，广泛用于汽车工业上去除保护涂层，油漆和环氧树脂。

糠醛选择性加氢生成四氢糠醇的过程中包括醛基C＝O加氢成相应的醇以及呋喃环上C＝C加氢同时保留呋喃环。Pt是一种优秀的加氢催化剂，关于Pt作为加氢反应的催化剂报道很多，但由于Pt的价格昂贵限制了其在工业生产中的应用。

发明内容：

本发明的目的是提供一种PtNi/C双金属催化剂，该双金属催化剂催化糠醛在常温下水相中转化为四氢糠醇，通过浸渍法合成了Pt-Ni双金属催化剂，降低了催化剂的生产成本。Pt-Ni双金属催化剂具有比表面积大，反应活性高，可以在常温下水相中催化糠醛选择性加氢，实现了糠醛99％的转化率和四氢糠醇93％的选择性，这大大提高了反应的效率，降低了反应的能耗和实现水相催化，具有较好的经济价值和环保意义。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

一种PtNi/C双金属催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将预处理后的活性炭加入硝酸溶液中，加热至75℃～85℃下搅拌3～5h后，过滤将活性炭水洗至pH＝7，将水洗后的活性炭干燥；

(2)将步骤(1)干燥后的活性炭加入去离子水中，再依次加入氯铂酸和硝酸镍搅拌均匀，得到催化剂前驱体溶液，将所述的催化剂前驱体溶液离心后干燥得到催化剂前驱体，所述的活性炭上铂的负载量为活性炭的质量分数的1％～3％，活性炭上镍的负载量为活性炭的质量分数的1％～3％；

(3)将步骤(2)得到的催化剂前驱体在350℃～450℃下氢气气氛中还原1～3h，得到PtNi/C双金属催化剂。

本发明中通过添加Ni与Pt形成PtNi合金催化剂，不仅可以降低催化剂的生产成本，还可以解决Ni催化剂选择性较差，易积碳失活等问题。使用PtNi催化剂可以实现糠醛在低温下水相中转化糠醛为四氢糠醇，降低了反应温度，实现反应的低能耗，同时在水相中反应避免有机溶剂的使用，不仅降低了生产成本，还降低了对环境的污染。

本发明中的PtNi/C双金属催化剂采用浸渍法制备，通过XPS证明PtNi合金和NiO同时存在，催化剂具有高分散，粒径小，活性高对糠醛选择性加氢制备四氢糠醛具有高选择性等优点。PtNi合金改变了糠醛在单纯Pt和Ni催化剂上的吸附状态，催化剂中的NiO作为Lewis酸，加强了对糠醛的吸附。