[发明专利]一种高分散负载型钯基催化剂的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种高分散负载型钯基催化剂的制备方法及其应用，属于无机功能材料技术领域。通过钯等金属前驱体在甲醇等溶液体系中溶解、还原以及在载体上分散和担载、煅烧使得金属与载体之间相互作用增强而得到高分散负载型钯基催化剂。该钯基负载型催化剂中金属分散均匀，通过改变甲醇溶液中的前驱体离子制得的钯基合金负载型催化剂，极大地减小了钯的担载量，从而显著降低了经济成本。上述钯基负载型催化剂在室温条件下具有优异的甲醛产氢性能，容易分离和回收，同时具有较好的循环稳定产氢性能。

技术领域

本发明属于无机功能材料技术领域，具体涉及一种高分散负载型钯基催化剂的制备方法与其应用。

背景技术

室内甲醛是室内空气污染物的重要组成部分，具有很强的毒性，传统去除方法是目前除室内甲醛的主要措施，但存在去除效率低、易二次污染等缺点。相比之下，化学方法去除甲醛具有去除效率高、无二次污染等优势，利用化学方法在室温条件下的温和去除甲醛是目前的研究热点。

有文献报道，贵金属纳米颗粒如钯可以催化甲醛产生可持续的二次能源-氢气，并且具有较高的产氢速率。然而由于钯的价格昂贵，因此难以实现真正的工业应用。如何降低钯的用量、进一步提高钯基催化剂的催化甲醛产氢性能是目前该领域的研究重点。

利用钯颗粒与载体之间的强相互作用，将钯颗粒锚定在载体缺陷位点，就可将钯颗粒均匀地分散在载体上面而不会产生团聚现象，大大提高钯颗粒的催化利用效率。进一步地，将钯与其他廉价金属做成合金，担载在载体上，不仅可以降低钯担载量，而且可以提升其催化效率和稳定性。

因此，在保持或者提升钯基催化剂的催化甲醛产氢性能基础上，进一步降低钯的担载量和提升催化性能的稳定性，设计和制备高分散、高活性钯基催化剂成为进一步实现其大规模工业应用的瓶颈之一。

发明内容

针对现钯基催化剂金属颗粒尺寸较大、利用效率低等限制其催化性能问题，本发明提供了一种高分散负载型钯基催化剂，该负载型催化剂的金属颗粒分布均匀且颗粒尺寸较小，在室温条件下具有优异的催化甲醛产氢性能以及稳定性。

本发明所述一种高分散负载型钯基催化剂通过如下方法制备，技术方案具体为：

一种高分散负载型钯基催化剂的制备方法，包括以下步骤：将载体TiO₂分散在有机溶剂中，超声分散、搅拌均匀；加入含钯金属前驱体，超声分散后搅拌反应；洗涤、离心、真空干燥，研磨得到样品粉末；接着高温焙烧处理，得到高分散负载型钯基催化剂。

进一步地，在上述技术方案中，所述有机溶剂为甲醇、乙醇或异丙醇，载体TiO₂与有机溶剂比例为体积为2g：500mL。

进一步地，在上述技术方案中，所述含钯金属前驱体为PdCl₂或PdCl₂/CuSO₄混合物。

进一步地，在上述技术方案中，所述含钯金属前驱体与载体的质量比按照≤1:20添加。

进一步地，在上述技术方案中，搅拌反应温度为20-25℃，反应时间为6-10h。

进一步地，在上述技术方案中，所述离心、真空干燥条件为，离心速度为8500r/min，真空干燥温度为80-90℃。

进一步地，在上述技术方案中，所述高温焙烧操作为，从20℃开始升温，按照5℃/min升温速率升温至500℃，恒温4h，恒温结束之后自然将至室温。

进一步地，在上述技术方案中，高分散负载型钯基催化剂的制备方法典型操作为：

1)将载体分散在甲醇里面，超声分散、搅拌均匀；

2)加入金属前驱体，密封反应器，超声分散30分钟；

3)加入磁子，室温下搅拌反应6h；