[发明专利]一种含钍或其化合物的铂基催化剂

说明书

本发明属于催化剂技术领域，涉及一种含钍或其化合物的铂基催化剂。所述的铂基催化剂包含催化活性物质与催化辅助物质，所述的催化活性物质包含金属铂，所述的催化辅助物质包含助催化剂，所述的助催化剂包含钍的单质或化合物中的一种或几种。本发明的含钍或其化合物的铂基催化剂具有更好的催化性能与稳定性。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，涉及一种含钍或其化合物的铂基催化剂。

背景技术

催化剂材料与催化技术是当今化学工业发展的基础性、关键性的材料和技术之一。现代工业中，利用催化技术所产生的产值已占国民经济总产值的约30％。

贵金属Pt外层电子排布是5d⁸6s²，其次外层共8个d电子，轨道未被填满。且由于能级中含有未成对电子，故Pt在物理性质中能够表现出较强的铁磁性或顺磁性；而在化学吸附的过程中，Pt的这些d电子能够与被吸附物中的p电子或s电子配对，发生化学吸附，生成中间产物，从而使被吸附的分子活化。

现代工业中，铂催化剂主要用于无机化工、石油精炼、有机化工、C1化工、精细化工、汽车尾气和工业气体的净化治理，以及燃料电池与传感器等领域，因而在工业催化、环境保护和绿色能源技术方面有着非常重要的地位，并显示了广阔的应用前景。

但纯Pt作为催化剂有3个主要的缺点，即利用率低、抗中毒能力低以及价格高昂。针对这些缺点，世界范围内大量的研究致力于开发高活性铂催化剂和降低铂催化剂用量，以提高Pt催化剂的催化活性、选择性，并延长其寿命。

关于Pt催化剂，目前主要的研究方向有：

1、一元Pt基催化剂

一元Pt基催化剂的研究方向集中在寻找具有优良性能的催化剂载体及改变Pt颗粒的大小、表面状态。例如Zhu等采用功能化多壁碳纳米管分散在聚苯胺中作为载体，合成了Pt/MWCNT/PAN分散性良好的催化剂。研究结果表明，与单纯聚苯胺为载体催化剂相比，该催化剂表现出较高的催化活性。又如Wu等制备了“壳核”结构的纳米碳材料，以炭黑颗粒为“核”负载，以型掺杂的石墨层为“壳”，这种催化剂具有较高的催化活性。又如Zhang等通过无模板电沉积法制备了形貌新颖的纳米花，其形貌具有多孔性，能够提供更大的活性中心。

2、二元Pt基催化剂

在纯Pt催化剂中加入第二种易吸附含氧物质的金属，制备合金型催化剂，将提高催化剂的抗中毒性，进而大大提高催化剂的性能。目前研究较多且催化效果较好的Pt基二元催化剂有PtRu、PtPd、PtSn、PtAu、PtNi、PtCo和金属氧化物(Pt+MO_x，其中M＝Ti、W、Zr、Ce、Ta)等复合催化剂。

3、多元Pt基催化剂

研究者尝试通过添加第三种甚至第四种金属对Pt基合金改进，从而提高其催化活性。例如Park等研究了Pt/Ni、Pt/Ru/Ni纳米催化剂在甲醇氧化过程中的电子效应与化学效应。又如Jeon等人合成了PtCoCr三元催化剂，其实验结果表明Pt₃₀Co₃₀Cr₄₀对甲醇电氧化性、稳定性及催化效果十分良好，是非常优异的甲醇电氧化催化剂。

综上所述，虽然在贵金属Pt催化领域科学家们已经开展了多项工作，但不同方法各有优劣。且这些Pt催化材料工业化的应用仍面临着很多挑战，比如大规模可控的合成方法、催化材料的稳定性、金属负载量的精确调控、催化剂抗中毒能力，以及如何更好地将金属材料先进的制备方法同碳负载材料有力的结合起来等等。因此，对贵金属Pt催化开发新的思路迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的是提供一种含钍或其化合物的铂基催化剂，以能够具有更好的催化性能与稳定性。