[发明专利]抗烧结单原子Ag1

说明书

本发明公开了抗烧结单原子Ag₁/ATO催化剂的制备方法及应用。该制备方法在以ATO为载体，以Ag作为被负载组分，通过高温自组装工艺将大颗粒的Ag/ATO前体在高温下老化使得Ag分散成为单原子Ag₁/ATO催化剂，以增强单原子的稳定性和催化剂的抗烧结性能。本发明在高温下直接合成单原子催化剂，所得的催化剂具有优异的抗烧结性能，同时还具有操作简单，催化剂性能优异，重复性强等优点，有效应用于CO的催化氧化和去除室内VOCs领域。

技术领域

本发明属于新材料制备技术领域，具体涉及抗烧结单原子Ag₁/ATO催化剂的制备方法及应用。

背景技术

单原子贵金属(如Au、Ag、Pd、Pt等)催化剂由于其优异的催化性能和很高的原子利用率等优点，一直以来都是研究热点。但是单原子催化剂普遍具有不抗烧结的特点，在使用一段时间后，单原子贵金属颗粒会发生团聚，影响其催化性能。因此，合成出具有优异催化性能并且能在高温下抗烧结的催化剂显得非常重要。

在制备单原子催化剂的过程中，催化剂载体的选择十分重要。载体不仅可以影响到催化剂的催化性能，还一定程度上会影响到催化剂的稳定性。通常，可以利用载体上的配位不饱和位点或是暴露的晶体的缺陷位点来固定贵金属单原子，以增强他们之间的相互作用，提升催化剂的其抗烧结能力。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了抗烧结单原子Ag₁/ATO催化剂的制备方法及应用，解决了上述背景技术中的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了抗烧结单原子Ag₁/ATO催化剂的制备方法，在以ATO为载体，以Ag作为被负载组分。将大颗粒的Ag/ATO前体在高温下老化使得 Ag分散成为单原子Ag₁/ATO催化剂，以增强单原子的稳定性和催化剂的抗烧结性能。

本发明制备方法包括以下步骤：

(1)取硝酸银超声溶解于无水乙醇中，制备得到硝酸银乙醇溶液；

(2)向所述硝酸银乙醇溶液中加入ATO粉末，磁力搅拌得到混合物；

(3)将步骤(2)中所得混合物于30-60℃下干燥，除去乙醇溶液，得到粉末；

(4)将步骤(3)中粉末置于氢气气氛下进行高温还原，将硝酸盐还原为Ag单质，得到Ag/ATO前体；所述氢气气氛的组成为H₂和N₂，其中H₂的体积分数20-60％；所述高温还原的温度为200-400℃，还原时间为1-4h；

(5)将步骤(4)中所得的粉末至于600-1000℃的温度下高温老化1-5h，得到抗烧结单原子Ag₁/ATO催化剂。

在本发明一较佳实施例中，所述硝酸银、无水乙醇和ATO粉末的用量比为1-2g：10mL： 8-12g。

在本发明一较佳实施例中，所述步骤(3)中，干燥温度为40℃。

在本发明一较佳实施例中，所述步骤(4)中，所述氢气气氛的H₂体积分数30％。

在本发明一较佳实施例中，所述步骤(4)中，还原温度为200℃，还原时间为1h。

在本发明一较佳实施例中，所述步骤(5)中，高温老化的温度为800℃，老化时间为2h。

在本发明一较佳实施例中，所述抗烧结单原子Ag₁/ATO催化剂以ATO为载体、Ag作为被负载组分，其中Ag的负载量为0-10wt％。

在本发明一较佳实施例中，所述抗烧结单原子Ag₁/ATO催化剂中Ag的负载量为8-10wt％。