[发明专利]一种疏水性Pt催化剂的制备方法

说明书

本发明公开一种疏水性Pt催化剂的制备方法，本发明通过将NiAl‑LDHs先焙烧成载体NiAl‑LDO，采用浸渍的方式将Pt离子负载在NiAl‑LDO上，然后用H₂对Pt离子进行还原得到单质Pt负载在载体NiAl‑LDO上的催化剂Pt/NiAl‑LDO。本发明利用载体NiAl‑LDO的本征疏水性可提升疏水性能，且由于在高湿度环境下水蒸气吸脱附性能优异，能有效改善催化剂在高湿度环境下的中毒现象。此外，由于LDO层板结构对Pt的晶格定位效应，即使在高温还原条件下，也能得到粒径更小的Pt/NiAl‑LDO催化剂，提升了活性贵金属Pt在载体NiAl‑LDO上的分散性，提高催化剂的催化效率，且有效降低了催化剂制备成本，并提升制备过程的本征安全性。

技术领域

本发明属于催化剂领域，具体涉及一种疏水性Pt催化剂的制备方法。

背景技术

氚是氢的β衰变放射性核素，对人体和环境有严重危害，特别是氚氧化成氚化水后其生物毒性增加25000倍。从轻水或重水中浓集或提取氚的技术，对核电、军工和聚变能源等领域都至关重要。

针对内陆核电，我国政府规定了极为严苛的排放标准，要求厂址排放口下游1km处氚活度不高于100Bq/L(GB14587)。由于核电含氚废水浓度极低，且处理量又极大，含氚废水的达标排放处理技术已成为制约我国内陆核电站发展的瓶颈技术之一。聚变反应堆运行过程会产生大量含氚水，水中氚的提取与净化对维持堆的稳定运行不可或缺。此外，核工业快速发展，核燃料后处理需求显著增加，大量含氚废水必须妥善处置，以满足操作人员和环境保护的要求。同时，氚是一种非常昂贵的军工资源，每克氚的价格在百万人民币量级，氚的提取、浓集本身具有极大的经济价值。

采用相转移技术将液相中的氚转移进氢气中，进而进行气相氚浓集与提取是一条非常具有应用前景的技术路线。对比其他技术，液相催化交换技术(Liquid PhaseCatalytic Exchange,LPCE)是一类反应条件温和、分离因子高、能耗低的催化相转移技术。LPCE是相转变过程和催化交换两个子过程的耦合，如式(1)-(3)所述。相转变过程使液态含氚水蒸发为蒸气，该过程主要在亲水填料表面进行；催化交换发生在疏水催化剂活性位点，实现水蒸气中氘或氚向氢气的转移。LPCE整体反应使得液相中的氘或氚转移到氢气相。

相转变：HTO(l)+H₂O(v)→HTO(v)+H₂O(l) (1)

催化交换：HTO(v)+H₂(g)→HT(g)+H₂O(v) (2)

LPCE：HTO(l)+H₂(g)→HT(g)+H₂O(l) (3)

其中，g，l和v分别表示气相、液相和蒸气相。

催化剂是该工艺的核心关键。液相催化交换反应温度为40-80℃，液态水会在催化剂表面聚集并覆盖活性位点，使得反应物难以接触催化位点，导致催化剂“失活”，因此，该过程必须开发和使用疏水催化剂。目前已有报道的Pt/C、Pt/SDB(聚苯乙烯–二乙烯基苯)及Pt/稀土氧化物基疏水催化剂，但存在催化效率有限、部分原料和中间产品易自燃等安全问题。

层状双羟基复合金属氢氧化物(Layered Double Hydroxides，LDHs)是一类具有层状结构的新型无机功能材料。将其煅烧所得层状双金属氧化物(Layered DoubleHydroxides Oxide，LDO)性状稳定，具有良好的本征疏水性，可提升疏水催化剂的抗毒性和寿命。

发明内容

基于此，本发明的目的在于提升贵金属Pt的分散性和利用率，并改善优化液态水在催化剂表面聚集并覆盖活性位点使得反应物难以接触催化位点从而导致催化剂失活的问题，本发明提供一种疏水性Pt催化剂的制备方法。