CN109201045A - 一种碳基金属催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种碳基金属催化剂的制备方法，包括：制备碳基载体，然后使用螯合剂来实现载体与金属催化剂的有效结合，从而制得碳基金属催化剂。本发明还提供了一种碳基金属催化剂以及该碳基金属催化剂在去除气态苯类污染物中的应用。本发明的制备工艺简单，易于操作和推广，所制备的碳基金属催化剂分散度高、负载量高、稳定性好且使用寿命长，并且可以在低温下高选择性地去除气态苯类污染物，可广泛地应用于空气净化器、空调、防毒面具以及换气扇等，改善产品对气态苯类污染物的选择性去除，降低对环境和人体的污染性和危害性。
Description
技术领域
本发明涉及金属催化剂领域，具体而言，一种碳基金属催化剂及其制备方法和应用。
背景技术
苯系物，广义上包括全部芳香族化合物，它是一种强烈的致癌物质，对人体的血液、神经、生殖系统具有较强危害，严重时甚至可以引起白血病和再生障碍性贫血。苯及苯系物主要来自于合成纤维、塑料、燃料、橡胶等，隐藏在油漆、各种涂料的添加剂以及各种胶黏剂、防水材料等。在人们的日常生活中，工业生产、装修装饰材料、汽车尾气、诸如复印机、打印机、传真机等办公设备、诸如吸烟、烹饪等人为活动等都是苯系污染物的来源，特别是近年来全国大范围内出现的雾霾中存在的苯系污染物，已经严重地威胁到人们的健康。
目前，现有技术中存在一种金属催化剂的制备方法，制备的Ru/H-β催化剂展现出极佳的费托反应活性，其主要针对C5-C11液态产物的选择性，但是其分散度不高且负载量较低，而且不能对气态苯类污染物进行有效去除。
因此，制备一种具有高分散、高负载量的碳基金属催化剂，并能用于气态苯类污染物的去除将具有十分重要的意义。
发明内容
针对相关技术中的问题，本发明研究了一种碳基金属催化剂及其制备方法和应用，以提供一种分散度高、负载量高、稳定性好且使用寿命长的碳基金属催化剂。
根据本发明的一个方面，提供了一种碳基金属催化剂的制备方法，包括：制备碳基载体；将金属前驱体与螯合剂混合均匀以形成混合溶液；以及向混合溶液中加入碳基载体，干燥、焙烧，制得碳基金属催化剂。
在上述制备方法中，采用冷冻干燥法、超临界干燥法或喷雾干燥法制备碳基载体。
在上述制备方法中，制备碳基载体所采用的碳源为氧化石墨烯与钛酸丁酯、异丙醇铝和正硅酸乙酯中的一种或两种的混合溶液，或者为氧化石墨烯。
在上述制备方法中，制备碳基载体所采用的溶剂为水、乙醇、异丙醇和叔丁醇的一种或多种的组合。
在上述制备方法中，制备的碳基载体的比表面积为1500-3000m2/g、孔隙率为70-90％。
在上述制备方法中，制备的碳基载体的比表面积为2100-3000m2/g、孔隙率为85-90％。
在上述制备方法中，金属催化剂为Pt、Pd、Ru、Rh或Ir。
在上述制备方法中，金属前驱体为金属催化剂的硝酸盐或醋酸盐。
在上述制备方法中，螯合剂为聚乙烯吡咯烷酮、乙二胺四乙酸、柠檬酸、柠檬酸钠或酒石酸钾。
在上述制备方法中，采用旋转蒸发仪在85℃-95℃的温度下进行干燥。
在上述制备方法中，焙烧的温度为200-500℃。
在上述制备方法中，在焙烧之后，螯合剂分解。
根据本发明的另一方面，还提供了一种由上述方法制备的碳基金属催化剂。
根据本发明的又一方面，还提供了碳基金属催化剂在去除气态苯类污染物中的应用。
本发明提供的碳基金属催化剂的制备方法，通过制备碳基载体，然后使用螯合剂来使碳基载体与金属催化剂有效结合，从而制得碳基金属催化剂。该方法制备工艺简单，易于操作和推广，所制备的碳基金属催化剂分散度高、负载量高、稳定性好且使用寿命长，并且可以在低温下高选择性地去除气态苯类污染物，可广泛地应用于空气净化器、空调、防毒面具以及换气扇等，改善产品对气态苯类污染物的选择性去除，降低对环境和人体的污染性和危害性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明优选实施例的制备碳基金属催化剂的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供的碳基金属催化剂的制备方法，包括以下步骤：
如图1中的步骤S101所示：制备碳基载体。在该步骤中，可采用冷冻干燥法、超临界干燥法或喷雾干燥法制备碳基载体，可选地，在上述制备方法中，所采用的碳源为氧化石墨烯与钛酸丁酯、异丙醇铝、正硅酸乙酯中的一种或两种的混合溶液，或者为氧化石墨烯，可选地，在上述制备方法中，所采用的溶剂为水、乙醇、异丙醇、叔丁醇的一种或多种的组合。在上述制备方法中，制备的碳基载体的比表面积为1500-3000m2/g、孔隙率为70-90％，优选地，制备的碳基载体的比表面积为2100-3000m2/g、孔隙率85-90％。在该步骤中，通过冷冻干燥、超临界干燥、喷雾干燥方法实现碳基材料的制备，以获得高比表面积、孔分布丰富的载体材料，为高分散、高负载量催化剂的制备提供表面结构前提。
如图1中的步骤S102所示：将金属前驱体与螯合剂混合均匀以形成混合溶液。在该步骤中，可选地，金属催化剂为Pt、Pd、Ru、Rh或Ir，金属前驱体为该金属催化剂的硝酸盐或醋酸盐，可选地，螯合剂为聚乙烯吡咯烷酮、乙二胺四乙酸、柠檬酸、柠檬酸钠或酒石酸钾。
如图1中的步骤S103所示：向混合溶液中加入碳基载体，干燥、焙烧，制得碳基金属催化剂。在该步骤中，采用旋转蒸发仪在85℃-95℃的温度下进行干燥，然后在200-500℃的温度下进行焙烧，干燥过程中金属催化剂、螯合剂和碳基载体充分结合，经高温焙烧螯合剂分解，即可在碳基载体表面获得高分散、高负载量金属催化剂(该碳基金属催化剂在本发明中以“金属催化剂/碳基载体”表示)。在该步骤中，可以通过螯合剂获得金属催化剂与载体的有效结合，实现金属催化剂的分布及尺寸控制。
本发明提供了碳基金属催化剂的制备方法，通过制备碳基载体，然后使用螯合剂获得碳基载体与金属催化剂的有效结合，来制备分散度高、负载量高的碳基金属催化剂。该方法制备工艺简单，易于操作和推广，所制备的碳基金属催化剂分散度高、负载量高、稳定性好且使用寿命长，并且可以在低温下高选择性地去除气态苯类污染物，可广泛地应用于空气净化器、空调、防毒面具以及换气扇等，解决了现有苯类高危污染物的催化去除选择性低、去除效率低的问题，尤其针对雾霾中苯类高危污染物的去除，实现高选择性、高去除率的效果。
实施例1
采用冷冻干燥法制备碳基载体，其中，使用氧化石墨烯作为碳源，水为溶剂，所制备的碳基载体石墨烯的比表面积为2300m2/g，孔隙率为80％。使用硝酸铂(Pt(NO3)2)作为金属前驱体与螯合剂聚乙烯吡咯烷酮混合均匀，以形成混合溶液。向混合溶液中加入制备的石墨烯，采用旋转蒸发仪在85℃的温度下对其进行干燥，干燥过程中Pt(NO3)2、聚乙烯吡咯烷酮和石墨烯载体充分结合，然后在500℃的温度下进行焙烧，经高温焙烧聚乙烯吡咯烷酮分解，即可在石墨烯载体表面获得高分散、高负载量Pt，以形成Pt/石墨烯催化剂。
上述制备的Pt/石墨烯催化剂中，金属Pt在碳基载体石墨烯表面的分散度为80％，金属Pt的负载量为60％。
实施例2
采用喷雾干燥法制备碳基载体，其中，使用氧化石墨烯与钛酸丁酯作为碳源，乙醇为溶剂，所制备的碳基载体石墨烯/TiO2的比表面积为1800m2/g，孔隙率为84％。使用硝酸铂(Pt(NO3)2)作为金属前驱体与螯合剂乙二胺四乙酸混合均匀，以形成混合溶液。向混合溶液中加入制备的石墨烯/TiO2，采用旋转蒸发仪在90℃的温度下对其进行干燥，干燥过程中(Pt(NO3)2)、乙二胺四乙酸和石墨烯/TiO2载体充分结合，然后在200℃的温度下进行焙烧，经高温焙烧乙二胺四乙酸分解，即可在石墨烯/TiO2载体表面获得高分散、高负载量Pt，以形成石墨烯/TiO2催化剂。
上述制备的Pt/石墨烯/TiO2催化剂中，金属Pt在碳基载体石墨烯/TiO2表面的分散度为87％，金属Pt的负载量为63％。
实施例3
采用冷冻干燥法制备碳基载体，其中，使用氧化石墨烯与正硅酸乙酯作为碳源，异丙醇为溶剂，所制备的碳基载体石墨烯/SiO2的比表面积为2100m2/g，孔隙率为82％。使用硝酸钯(Pd(NO3)2·nH2O)作为金属前驱体与螯合剂柠檬酸混合均匀，以形成混合溶液。向混合溶液中加入制备的石墨烯/SiO2，采用旋转蒸发仪在95℃的温度下对其进行干燥，干燥过程中Pd(NO3)2·nH2O、柠檬酸和石墨烯/SiO2载体充分结合，然后在300℃的温度下进行焙烧，经高温焙烧柠檬酸分解，即可在石墨烯/SiO2载体表面获得高分散、高负载量Pd，以形成石墨烯/SiO2催化剂。
上述制备的Pd/石墨烯/SiO2催化剂中，金属Pd在碳基载体石墨烯/SiO2表面的分散度为80％，金属Pd的负载量为60％。
实施例4
采用喷雾干燥法制备碳基载体，其中，使用氧化石墨烯与异丙醇铝作为碳源，叔丁醇为溶剂，所制备的碳基载体石墨烯/Al2O3的比表面积为2700m2/g，孔隙率为85％。使用醋酸铂(Pd(C2H3O2)2)作为金属前驱体与螯合剂柠檬酸钠混合均匀，以形成混合溶液。向混合溶液中加入制备的石墨烯/Al2O3采用旋转蒸发仪在93℃的温度下对其进行干燥，干燥过程中Pd(C2H3O2)2、柠檬酸钠和石墨烯/Al2O3载体充分结合，然后在350℃的温度下进行焙烧，经高温焙烧柠檬酸钠分解，即可在石墨烯/Al2O3载体表面获得高分散、高负载量Pd，以形成石墨烯/Al2O3催化剂。
上述制备的Pd/石墨烯/Al2O3催化剂中，金属Pd在碳基载体石墨烯/Al2O3表面的分散度为90％，金属Pd的负载量为64％。
实施例5
采用超临界干燥法制备碳基载体，其中，使用氧化石墨烯、钛酸丁酯和正硅酸乙酯与作为碳源，水和乙醇为溶剂，所制备的碳基载体石墨烯/TiO2/SiO2的比表面积为3000m2/g，孔隙率为85％。使用硝酸钌(N4O10Ru)作为金属前驱体与螯合剂酒石酸钾混合均匀，以形成混合溶液。向混合溶液中加入制备的石墨烯/TiO2/SiO2，采用旋转蒸发仪在95℃的温度下对其进行干燥，干燥过程中N4O10Ru、酒石酸钾和石墨烯/TiO2/SiO2载体充分结合，然后在300℃的温度下进行焙烧，经高温焙烧酒石酸钾分解，即可在石墨烯/TiO2-SiO2载体表面获得高分散、高负载量Ru，以形成石墨烯/TiO2/SiO2催化剂。
上述制备的Ru/石墨烯/TiO2/SiO2中，金属Ru在碳基载体石墨烯/TiO2/SiO2表面的分散度为83％，金属Ru的负载量为70％。
实施例6
采用喷雾干燥法制备碳基载体，其中，使用氧化石墨烯与钛酸丁酯作为碳源，乙醇和异丙醇为溶剂，所制备的碳基载体石墨烯/TiO2的比表面积为1500m2/g，孔隙率为70％。使用硝酸铑(Rh(NO3)3·nH2O)作为金属前驱体与螯合剂聚乙烯吡咯烷酮混合均匀，以形成混合溶液。向混合溶液中加入制备的石墨烯/TiO2，采用旋转蒸发仪在87℃的温度下对其进行干燥，干燥过程中Rh(NO3)3·nH2O、聚乙烯吡咯烷酮和石墨烯/TiO2载体充分结合，然后在450℃的温度下进行焙烧，经高温焙烧聚乙烯吡咯烷酮分解，即可在石墨烯/TiO2载体表面获得高分散、高负载量Pt，以形成石墨烯/TiO2催化剂。
上述制备的Rh/石墨烯/TiO2中，金属Pt在碳基载体石墨烯/TiO2表面的分散度为92％，金属Pt的负载量为68％。
从以上实施例可知，在本发明制备的碳基金属催化剂中，金属在碳基载体表面的分散度均在80％以上，且金属负载量均在60％以上。
本发明的碳基载体的比表面积高，孔分布丰富，比表面积高和孔分布丰富使得可以实现金属催化剂的高负载量，进而实现高选择性地去除苯类污染物。此外，本发明通过采用聚乙烯吡咯烷酮和柠檬酸等螯合剂，使得金属催化剂与碳基载体更能有效结合，从而实现催化剂的高分散性，进而实现低温去除苯类污染物。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (14)
1.一种碳基金属催化剂的制备方法，其特征在于，包括：
制备碳基载体；
将金属前驱体与螯合剂混合均匀以形成混合溶液；以及
向所述混合溶液中加入所述碳基载体，干燥、焙烧，制得碳基金属催化剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，采用冷冻干燥法、超临界干燥法或喷雾干燥法制备所述碳基载体。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，制备所述碳基载体所采用的碳源为氧化石墨烯与钛酸丁酯、异丙醇铝和正硅酸乙酯中的一种或两种的混合溶液，或者为氧化石墨烯。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，制备所述碳基载体所采用的溶剂为水、乙醇、异丙醇和叔丁醇的一种或多种的组合。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，制备的所述碳基载体的比表面积为1500-3000m2/g、孔隙率为70-90％。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，制备的所述碳基载体的比表面积为2100-3000m2/g、孔隙率为85-90％。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，金属催化剂为Pt、Pd、Ru、Rh或Ir。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述金属前驱体为所述金属催化剂的硝酸盐或醋酸盐。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述螯合剂为聚乙烯吡咯烷酮、乙二胺四乙酸、柠檬酸、柠檬酸钠或酒石酸钾。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，采用旋转蒸发仪在85℃-95℃的温度下进行所述干燥。
11.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述焙烧的温度为200-500℃。
12.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述焙烧之后，所述螯合剂分解。
13.一种根据权利要求1-12中的任一项所述的制备方法制备的碳基金属催化剂。
14.一种根据权利要求13所述的碳基金属催化剂在去除气态苯类污染物中的应用。
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|---|---|
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108523215A (zh) * | 2018-03-21 | 2018-09-14 | 云南中烟工业有限责任公司 | 降低烟气中co释放量的改性活性炭添加剂及其制备方法与应用 |
| CN110624604A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-12-31 | 厦门大学 | 一种经修饰的钯碳催化剂、其制备方法及应用 |
| CN114534735A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-05-27 | 嘉兴学院 | 一种螯合辅助策略制备高分散负载型金属催化剂的方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103071541A (zh) * | 2013-01-18 | 2013-05-01 | 中国科学院广州能源研究所 | 一种高分散活性中心的负载型金属催化剂的制备方法 |
| CN103934040A (zh) * | 2014-04-22 | 2014-07-23 | 沈阳化工大学 | 一种高选择性、高分散的金属催化剂的制备方法 |
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103071541A (zh) * | 2013-01-18 | 2013-05-01 | 中国科学院广州能源研究所 | 一种高分散活性中心的负载型金属催化剂的制备方法 |
| CN103934040A (zh) * | 2014-04-22 | 2014-07-23 | 沈阳化工大学 | 一种高选择性、高分散的金属催化剂的制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| JIAQI LI等: "Reduced graphene oxide modified platinum catalysts for theoxidation of volatile organic compounds", 《CATALYSIS TODAY》 * |
| 余林遇等: "Pd /石墨烯/堇青石催化剂的甲苯催化燃烧性能及动力学研究", 《应用化工》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108523215A (zh) * | 2018-03-21 | 2018-09-14 | 云南中烟工业有限责任公司 | 降低烟气中co释放量的改性活性炭添加剂及其制备方法与应用 |
| CN110624604A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-12-31 | 厦门大学 | 一种经修饰的钯碳催化剂、其制备方法及应用 |
| CN110624604B (zh) * | 2019-08-30 | 2020-09-18 | 厦门大学 | 一种经修饰的钯碳催化剂、其制备方法及应用 |
| CN114534735A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-05-27 | 嘉兴学院 | 一种螯合辅助策略制备高分散负载型金属催化剂的方法 |
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