[发明专利]一种钴催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钴催化剂及其制备方法，所述钴催化剂包括载体和催化活性物质；载体为钴基基底材料；催化活性物质生长于载体表面；催化活性物质的形貌为绣球花状纳米球。本发明催化剂为自源生长的整体式纳米球催化剂，催化剂表面为纳米片组装而成的三维结构，比表面积高，能够充分暴露催化活性位点，提升催化效率。与纳米线状催化剂相比，本发明催化剂具有更好的自支撑性，活性组分不易在应用过程中发生集聚和脱落，具有更长的使用寿命。

技术领域

本发明属于化工催化技术领域，具体涉及一种钴催化剂及其制备方法。

背景技术

贵金属具有优异的催化性能，是催化领域中的明星。但诸如钯、铂、金、钌、铱等贵金属可用储量有限，而且价格高昂，因此大规模使用贵金属进行工业催化并不是长久之计。面对上述问题，人们将目光聚焦到具有多种价态的过渡金属的开发利用中。

钴作为过渡金属之一，本身具有一定的催化性能，相对于贵金属储量丰富、价格低廉。实用钴基催化剂多为钴的氧化物、硫化物和硼化物等，在某些反应中催化能力可与贵金属媲美。

钴基催化剂通常为负载型催化剂，使用过程中容易发生活性组分的脱落与流失，导致催化剂逐步失活，并引起产物分离纯化困难，增加了催化反应整个过程的操作步骤和生产成本。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种钴催化剂及其制备方法，催化活性物质生长于钴基基底材料表面，提高了活性物质在载体上的结合力，可以延长催化剂使用寿命和降低活性组分流失。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明一方面，提出了一种钴催化剂，所述钴催化剂包括载体和催化活性物质；

载体为钴基基底材料；

催化活性物质生长于载体表面；

催化活性物质的形貌为绣球花状纳米球。

可选地，催化活性材料以载体为钴源、自源生长在载体表面。

可选地，钴基基底材料选自钴泡沫、钴片、钴箔、钴丝中的至少一种。

可选地，纳米球直径为100～500nm。

可选地，纳米球表面片层厚度为1～10nm。

可选地，催化活性物质为羟基氧化钴。

本发明另一方面，提出了一种钴催化剂的制备方法，所述方法至少包括：

S100、将载体和硫源在保护气体气氛中，加热反应，得到前驱体；

S200、将前驱体在电解液中，电活化，得到所述钴催化剂。

可选地，步骤S100为：

a、获得作为硫源的干燥粉末；

b、将载体浸没于洗液中，洗涤，干燥；

c、将干燥粉末与载体在保护气体的气氛中，加热反应，得到前驱体。

具体地，步骤a为：将硫源在一定温度下于一定流量的保护气体的气氛中干燥一定时间。

其中一定温度是指20℃～40℃；

保护气体为氮气、氩气、氦气中的至少一种；

保护气体流量为：50mL/min～150mL/min；

优选地，将硫源在30℃下于100mL/min氮气气氛中干燥一定时间，去除所含水分。

本申请中，对于所选硫源的干燥时间没有特殊限定。为了制备出性能优异的整体式绣球花状羟基氧化钴纳米球催化剂，保证产品纯度，较佳地，干燥时间为1h～5h。