[发明专利]铑炭催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种铑炭催化剂及其制备方法，包括如下步骤：将铑有机配合物的溶液调节酸碱度至中性进行阳离子交换，得到电导率为20～40μS/cm的含铑溶液；铑有机配合物的配体中含有磷元素；在含铑溶液中加入耐膦型藻类进行发酵，至溶液体系中铑含量为10ppm以下；取出耐膦型藻类破碎后，进行厌氧发酵，得到厌氧发酵沼渣；将厌氧发酵沼渣进行炭化还原反应，得到铑炭催化剂。如此将含磷元素的铑有机配合物溶液调节至中性进行阳离子交换去除大部分的金属阳离子，并控制阳离子交换后的含铑溶液在特定的电导率；再将含铑溶液加入耐膦型藻类中，发酵至铑含量降低至10ppm以下时，将耐膦型藻类厌氧发酵后，进行炭化还原反应得到高分散铑炭催化剂。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，特别是涉及一种铑炭催化剂及其制备方法。

背景技术

铑炭催化剂是一种将金属铑负载在活性炭表面的催化剂，拥有非常广泛的应用场景。通常铑炭的合成可分为化学法和物理法。物理法通常是将金属原子使用物理方法沉积到活性炭表面，应用不广。工业生产中通常使用化学法进行制备，通常分为浸渍和还原。然而目前这些方案生产的铑炭催化剂中铑的分散度较低，其中分散度是指催化剂表面上暴露出的活性组分的原子数占该组分在催化剂中原子总数的比例，通常铑的分散度不超过40％，即有超过60％的铑没有得到有效利用。因此如何提高铑炭催化剂的分散度是急需解决的技术问题。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够提高分散度的铑炭催化剂及其制备方法。

一种铑炭催化剂的制备方法，包括如下步骤：

将铑有机配合物的溶液调节酸碱度至中性进行阳离子交换，以除去金属阳离子杂质，得到电导率为20～40μS/cm的含铑溶液；所述铑有机配合物的配体中含有磷元素；

在所述含铑溶液中加入耐膦型藻类进行发酵，至溶液体系中铑含量为10ppm以下；

取出耐膦型藻类破碎后，进行厌氧发酵，得到厌氧发酵沼渣；

将所述厌氧发酵沼渣进行炭化还原反应，得到铑炭催化剂。

研究表明，采用不含磷的无机铑溶液并加入耐膦型藻类进行发酵，铑无法进入藻类中；进而无法进行后续的将耐膦型藻类取出破碎进行厌氧发酵的步骤，也无法进行后续的炭化还原反应，故而无法采用本申请的制备方法制备得到铑炭催化剂。且，通过将铑有机配合物的溶液调节酸碱度至中性进行阳离子交换，以除去金属阳离子杂质，进而控制得到的含铑溶液的电导率为20～40μS/cm，是十分关键的。若控制的含铑溶液的电导率不在上述范围内，铑无法很好地进入藻类中；进而无法进行后续的将耐膦型藻类取出破碎进行厌氧发酵的步骤，也无法进行后续的炭化还原反应，故而无法采用本申请的制备方法制备得到铑炭催化剂。

上述铑炭催化剂的制备方法，使用含磷元素的铑有机配合物，将铑有机配合物溶液调节至中性进行阳离子交换去除大部分的金属阳离子，避免金属阳离子杂质的影响，并控制阳离子交换后的含铑溶液在特定的电导率；再将含铑溶液加入耐膦型藻类中，发酵至铑含量降低至10ppm以下时，将耐膦型藻类厌氧发酵后，进行炭化还原反应得到高分散铑炭催化剂，进而大大提高了铑的有效利用率。

进一步地，控制上述含铑溶液的电导率为25μS/cm～35μS/cm；在一些具体示例中，控制上述含铑溶液的电导率为30μS/cm。如此，通过控制上述含铑溶液的电导率，可有利于提高制备得到的铑炭催化剂的分散度。

在其中一些实施例中，所述铑有机配合物的配体为三苯基膦和三苯基膦的衍生物中的至少一种。三苯基膦的衍生物包括但不限于磺化三苯膦、三芳基氧化膦、含氟膦配体。进一步地，在一些示例中，铑有机配合物可为三苯基膦氯化铑。