CN109289837A - 一种铂炭催化剂及其制备方法和用途 - Google Patents
一种铂炭催化剂及其制备方法和用途 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109289837A CN109289837A CN201811277940.XA CN201811277940A CN109289837A CN 109289837 A CN109289837 A CN 109289837A CN 201811277940 A CN201811277940 A CN 201811277940A CN 109289837 A CN109289837 A CN 109289837A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- platinum
- carbon
- catalyst
- charcoal
- preparation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
- B01J23/42—Platinum
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/86—Catalytic processes
- B01D53/8668—Removing organic compounds not provided for in B01D53/8603 - B01D53/8665
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
- B01D2257/708—Volatile organic compounds V.O.C.'s
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明涉及一种铂炭催化剂,包括载体、贵金属活性组分和碱金属助剂,所述载体为粒径为20‑100目的活性炭,所述贵金属活性组分为铂。本发明提供的铂炭催化剂成本低,催化活性高,对甲醛具有极高的选择性,能够将甲醛完全转化为二氧化碳和水,在室温下对甲醛的去除率高达95%,且催化剂的寿命可达10h以上。且本发明提供的制备方法工艺简单,操作简便,克服了使用表面活性剂造成载体活性位点减少的缺陷,且环境友好,便于工业化生产与大规模推广。
Description
技术领域
本发明属于催化剂领域,涉及一种贵金属催化剂及其制备方法,尤其涉及一种铂炭催化剂及其制备方法。
背景技术
甲醛是室内最典型的污染物之一,长期接触对人体健康具有严重危害。我国对室内甲醛的浓度限值做出了明确规定。目前,负载贵金属(Au、Pt、Pd)催化剂表现出优异的甲醛降解性能,能够在室温下催化氧化甲醛为二氧化碳和水,其中效果最好的为Pt基催化剂。然而,昂贵的成本是限制Pt基催化剂大量应用的主要因素。因此,利用高比表面积的载体,同时降低Pt的负载量,提升Pt的分散度,进一步提高Pt基催化剂的性能可有效地降低催化剂的使用成本,另外,简易的催化剂制备工艺对其量产应用具有重要意义。
朱舜等发表了题为活性炭纤维负载金属铂的制备及催化氧化甲醛(纺织学报,2014,35(2):1-5)的文章,该文章指出,Pt可以优选地催化氧化甲醛,但Pt催化剂通常以溶液或粉末的形式存在,不便于直接处理甲醛。将Pt与活性炭纤维结合制备的催化剂可有效降解溶液和空气中的甲醛。但该方法制备得到的活性炭纤维负载金属铂的催化剂需要在纯氧环境、50℃以上条件下,才能有效地催化氧化甲醛,在室温下对甲醛的催化氧化效率较低。
CN 1846852 A公开了一种碳载铂催化剂的制备方法,该方法将载体碳均匀分散在溶剂中制得悬浊液,而后在悬浊液中加入M2Pt(OH)6配置成含铂溶液,其中M为碱金属,在含铂溶液中加入过量还原剂进行还原反应后得到碳载铂催化剂。但该制备方法需要消耗大量的有机溶剂,且以碳作为载体无法提供催化氧化甲醛所需要的氧空位,用于催化氧化甲醛时催化效率低。
CN 101274281 A公开了一种在室温下将甲醛氧化成H2O与CO2的高效氧化催化剂,该催化剂以涂有CO-CE-SN多孔复合氧化物的堇青石蜂窝陶瓷为载体,以Pt为活性组分。CN102247842 A公开了一种在室温条件下将室内空气中低浓度甲醛氧化成二氧化碳和水的高效催化剂,该催化剂以堇青石蜂窝陶瓷为载体,以Pt为活性组分。但以堇青石蜂窝陶瓷为载体的催化剂,在使用过程中存在载体和活性组分之间的结合强度弱的问题,且催化效率低。
CN 102941111 A公开了一种室温甲醛净化的金属载体负载的催化剂,该催化剂由金属载体、负载于金属载体上的多孔无机材料、负载于多孔无机材料上的贵金属活性组分和助剂组成。但该催化剂所用载体为铁铬铝合金,成本较高,不利于工业化生产及推广应用。
CN 101607095 A公开了一种吸附-光催化室内空气高效净化装置,该装置使用竹炭负载铈掺杂纳米二氧化钛,但该装置需要借助紫外激发光源,催化剂持久性差,难以大规模推广。
现有技术中,催化氧化甲醛的催化剂载体多为二氧化钛或二氧化铈等金属氧化物,金属氧化物能够为催化氧化提供氧空位,提高催化剂的催化效率,能够在贵金属活性组分负载量较低的情况下在室温下催化氧化甲醛,但金属氧化物的成本高,将金属氧化物与贵金属活性组分一起使用制备得到的催化剂成本高,不利于大规模应用。
发明内容
现有技术中,为了实现室温下催化氧化甲醛,催化剂的载体多采用二氧化钛或二氧化铈等金属氧化物,这些金属氧化物在催化氧化过程中能够提供氧空位,催化效率高,能够在一定程度上减少贵金属的负载量,但金属氧化物载体的使用成本高。若使用活性炭作为催化氧化甲醛催化剂的载体,由于活性炭不能提供氧空位,因此由活性炭作为载体的催化剂催化氧化活性不高,需要负载大量的贵金属才能提高催化氧化甲醛的效率,且在室温下的催化效率较低。
针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种铂炭催化剂及其制备方法,该铂炭催化剂所用载体为活性炭,所述活性炭负载少量贵金属就能够在室温下将下将甲醛完全氧化为二氧化碳和水,甲醛的去除效率高,且催化剂的使用寿命长,应用成本低。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
第一方面,本发明提供了一种铂炭催化剂,包括载体、贵金属活性组分和碱金属助剂,所述载体为粒径为20-100目的活性炭,所述贵金属活性组分为铂。
活性炭具有巨大的比表面积和超强的吸附能力,铂是一种高效的催化氧化甲醛的催化剂,采用本发明提供的制备方法将少量的铂负载在特定粒径的活性炭中制备成的铂炭催化剂可在室温下有效降解甲醛,解决了活性炭作为载体时,负载少量贵金属无法有效催化氧化甲醛的技术问题。
优选地,所述活性炭包括椰壳活性炭、竹炭、木炭、果壳活性炭、核桃壳活性炭或枣壳活性炭中的一种或至少两种的组合,典型但非限制性的组合包括椰壳活性炭与竹炭的组合,竹炭与木炭的组合,竹炭、木炭与果壳活性炭的组合,或椰壳活性炭、竹炭、木炭、果壳活性炭、核桃壳活性炭和枣壳活性炭的组合,优选为椰壳活性炭。
优选地,所述活性炭的粒径为20-100目,例如可以是20目、30目、40目、50目、60目、70目、80目、90目或100目,优选为30-100目,进一步优选为40-80目。
优选地,所述铂炭催化剂中铂元素的质量分数为0.1-0.5wt%,例如可以是0.1wt%、0.15wt%、0.2wt%、0.25wt%、0.3wt%、0.35wt%、0.4wt%、0.45wt%或0.5wt%,优选为0.2-0.5wt%。本发明提供的制备方法中,原料液中的铂元素能够完全负载到活性炭上,因此,所述铂炭催化剂中铂元素的质量分数为0.1-0.5wt%,即为步骤(1)所述原料液中铂元素质量为步骤(2)所述活性炭质量的0.1-0.5wt%。
优选地,所述碱金属助剂中的碱金属组分为钠和/或钾,优选为钠。碱金属助剂的加入提高了铂元素在活性炭载体上的分散程度,降低铂离子的团簇现象,从而提高催化剂的催化活性。
第二方面,本发明还提供了一种铂炭催化剂的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:
(1)制备铂盐与碱金属盐的混合溶液,得到原料液;
(2)将活性炭浸入步骤(1)所得原料液,超声辅助下搅拌,得到混合液;
(3)固液分离步骤(2)所得混合液,得到铂炭粗品;
(4)干燥处理步骤(3)所得铂炭粗品,得到铂炭样品;
(5)还原性气体还原步骤(4)所得铂炭样品,得到所述铂炭催化剂。
优选地,步骤(1)所述铂盐包括四氨合硝酸铂、氯铂酸、四氯合铂酸钾或六氯合铂酸钾中的任意一种或至少两种的组合,典型但非限制性的组合包括四氨合硝酸铂与氯铂酸的组合,氯铂酸与四氯合铂酸钾的组合或四氨合硝酸铂、氯铂酸、四氯合铂酸钾与六氯合铂酸钾的组合,优选为四氨合硝酸铂。
优选地,所述碱金属盐包括氯化钠、硝酸钠、硫酸钠、氯化钾、硝酸钾或硫酸钾中的任意一种或至少两种的组合,典型但非限制性的组合包括氯化钠与硝酸钠的组合,氯化钠与硫酸钠的组合,氯化钠、氯化钾与硝酸钾的组合或氯化钠、硝酸钠、硫酸钠、氯化钾、硝酸钾与硫酸钾的组合。
优选地,所述碱金属盐中碱金属与所述铂盐中铂的摩尔比为(1-8):1,例如可以是1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1或8:1,优选为(2-5):1。
优选地,步骤(2)所述活性炭与所述原料液的比例为0.05-0.25g/mL,例如可以是0.05g/mL、0.07g/mL、0.1g/mL、0.12g/mL、0.15g/mL、0.18g/mL、0.2g/mL、0.23g/mL或0.25g/mL,优选为0.1-0.2g/mL。
优选地,步骤(2)所述超声辅助的频率为20-100kHz,例如可以是20kHz、30kHz、40kHz、50kHz、60kHz、70kHz、80kHz、90kHz或100kHz,优选为40-70kHz。
优选地,步骤(3)所述固液分离的方法包括旋转蒸发。
优选地,所述旋转蒸发的温度为50℃、55℃、60℃、65℃或70℃,优选为55-65℃。
旋转蒸发仪中的蒸发温度较低,能够保证蒸发过程中活性炭结构的形貌完整性,不仅保存了活性炭自身的孔隙率,还保证了混合液中铂元素以及碱金属元素全部负载在活性炭上。
优选地,步骤(4)所述干燥处理的温度为80-100℃,例如可以是80℃、82℃、84℃、86℃、88℃、90℃、92℃、94℃、96℃、98℃或100℃,优选为90-100℃。
优选地,步骤(4)所述干燥处理的时间为10-14h,例如可以是10h、10.5h、11h、11.5h、12h、12.5h、13h、13.5h或14h,优选为11-13h。
优选地,步骤(5)所述还原性气体包括还原性组合与非还原性组分。
优选地,所述还原性组分包括氢气和/或一氧化碳中。
优选地,所述非还原性组分包括氮气、氩气或氦气中的任意一种或两种以上的组合,典型但非限制性的组合包括氮气与氩气的组合,氩气与氦气的组合或氮气、氩气与氦气的组合。
优选地,所述混合气中氢气的体积分数为5-20Vol%,例如可以是5Vol%、8Vol%、10Vol%、12Vol%、14Vol%、15Vol%、16Vol%、18Vol%或20Vol%,优选为8-15Vol%。
优选地,步骤(5)所述还原的温度为280-320℃,例如可以是280℃、285℃、290℃、295℃、300℃、305℃、310℃、315℃或320℃,优选为290-310℃。
优选地,步骤(5)所述还原的时间为40-80min,例如可以是40min、45min、50min、55min、60min、65min、70min、75min或80min,优选为60-80min。
活性炭对气体具有很强的吸附能力,还原性气体能够有效还原活性炭内吸附的铂离子,且还原性气体与活性炭相互作用,能够改善活性炭的吸附性能,从而提高铂炭催化剂催化氧化甲醛的效率。
最为本发明的优选技术方案,所述制备方法包括如下步骤:
(1)按照碱金属与铂的摩尔比为(2-8):1在水中溶解铂盐与碱金属盐,得到原料液;
(2)将粒径为20-100目的活性炭浸入步骤(1)所得原料液,超声辅助下搅拌,得到混合液,所述活性炭与所述原料液的比例0.05-0.25g/mL;
(3)旋转蒸发仪中蒸发处理步骤(2)所得混合液至水分消失,得到铂炭粗品;
(4)80-100℃下干燥处理步骤(3)所得铂炭粗品10-14h,得到铂炭样品;
(5)采用还原性组分的体积分数为5-20Vol%的还原性气体还原步骤(4)所得铂炭样品,得到所述铂炭催化剂,所述还原的温度为280-320℃,所述还原的时间为40-80min。
第三方面,本发明还提供了铂炭催化剂用于室温下催化氧化甲醛的用途。
本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值,还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
(1)本发明提供的铂炭催化剂成本低,催化活性高,对甲醛具有极高的选择性,能够将甲醛完全转化为二氧化碳和水,在室温下对甲醛的去除率高达95%,且催化剂的寿命可达10h以上。
(2)本发明提供的制备方法工艺简单,操作简便,克服了使用表面活性剂造成载体活性位点减少的缺陷,且环境友好,便于工业化生产与大规模推广。
附图说明
图1为对催化剂A与催化剂A5催化氧化甲醛的活性进行评价时,甲醛的转化率数据图,图中横坐标为时间,纵坐标为甲醛的转化率。
图2为对催化剂A、B、C、D以及催化剂A5催化氧化甲醛的活性进行评价时,甲醛的转化率数据图,图中横坐标为时间,纵坐标为甲醛的转化率。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
本实施例提供了一种铂炭催化剂的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
(1)按照钠与铂的摩尔比为2:1在水中溶解四氨合硝酸铂与硝酸钠,得到原料液;
(2)将粒径为40目的椰壳活性炭浸入步骤(1)所得原料液,50kHz超声辅助下搅拌,得到混合液,所述椰壳活性炭与所述原料液的比例为0.15g/mL;
(3)60℃,旋转蒸发仪中蒸发处理步骤(2)所得混合液至水分消失,得到铂炭粗品;
(4)90℃下干燥处理步骤(3)所得铂炭粗品12h,得到铂炭样品;
(5)采用氢气的体积分数为12Vol%的氢气、氮气混合气还原步骤(4)所得铂炭样品,得到所述铂炭催化剂,所述还原的温度为300℃,所述还原的时间为60min。
所得铂炭催化剂中铂的质量分数为0.2wt%,将所得铂炭催化剂命名为催化剂A。
实施例2
本实施例提供了一种铂炭催化剂的制备方法,除所述制备方法制备得到的铂炭催化剂中铂的负载量为0.1wt%外,其余均与实施例1相同,将所得铂炭催化剂命名为催化剂B。.
实施例3
本实施例提供了一种铂炭催化剂的制备方法,除所述制备方法制备得到的铂炭催化剂中铂的负载量为0.3wt%外,其余均与实施例1相同,将所得铂炭催化剂命名为催化剂C。
实施例4
本实施例提供了一种铂炭催化剂的制备方法,除所述制备方法制备得到的铂炭催化剂中铂的负载量为0.5wt%外,其余均与实施例1相同,将所得铂炭催化剂命名为催化剂D。
实施例5
本实施例提供了一种铂炭催化剂的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
(1)按照钠与铂的摩尔比为3:1在水中溶解氯铂酸与氯化钠,得到原料液;
(2)将粒径为80目的果壳活性炭浸入步骤(1)所得原料液,70kHz超声辅助下搅拌,得到混合液,所述果壳活性炭与所述原料液的比例为0.2g/mL;
(3)65℃,旋转蒸发仪中蒸发处理步骤(2)所得混合液至水分消失,得到铂炭粗品;
(4)100℃下干燥处理步骤(3)所得铂炭粗品13h,得到铂炭样品;
(5)采用一氧化碳的体积分数为15Vol%的一氧化碳、氦气混合气还原步骤(4)所得铂炭样品,得到所述铂炭催化剂,所述还原的温度为290℃,所述还原的时间为70min。
所得铂炭催化剂中铂的质量分数为0.25wt%,将所得铂炭催化剂命名为催化剂E。
实施例6
本实施例提供了一种铂炭催化剂的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
(1)按照钠与铂的摩尔比为5:1在水中溶解四氯合铂酸钾与硫酸钠,得到原料液;
(2)将粒径为30目的竹炭浸入步骤(1)所得原料液,40kHz超声辅助下搅拌,得到混合液,所述竹炭与所述原料液的比例为0.1g/mL;
(3)55℃,旋转蒸发仪中蒸发处理步骤(2)所得混合液至水分消失,得到铂炭粗品;
(4)80℃下干燥处理步骤(3)所得铂炭粗品11h,得到铂炭样品;
(5)采用还原性组分的体积分数为8Vol%的还原性气体还原步骤(4)所得铂炭样品,得到所述铂炭催化剂,所述还原的温度为310℃,所述还原的时间为50min,所述还原性组分为氢气与甲烷气,非还原组分为氩气。
所得铂炭催化剂中铂的质量分数为0.35wt%,将所得铂炭催化剂命名为催化剂F。
实施例7
本实施例提供了一种铂炭催化剂的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
(1)按照钾与铂的摩尔比为1:1在水中溶解四氨合硝酸铂与氯化钾,得到原料液;
(2)将粒径为100目的枣壳活性炭浸入步骤(1)所得原料液,100kHz超声辅助下搅拌,得到混合液,所述枣壳活性炭与所述原料液的比例为每0.05g/mL;
(3)70℃,旋转蒸发仪中蒸发处理步骤(2)所得混合液至水分消失,得到铂炭粗品;
(4)100℃下干燥处理步骤(3)所得铂炭粗品10h,得到铂炭样品;
(5)采用氢气的体积分数为20Vol%的氢气、氮气混合气还原步骤(4)所得铂炭样品,得到所述铂炭催化剂,所述还原的温度为280℃,所述还原的时间为80min。
所得铂炭催化剂中铂的质量分数为0.1wt%,将所得铂炭催化剂命名为催化剂G。
实施例8
本实施例提供了一种铂炭催化剂的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
(1)按照钾与铂的摩尔比为8:1在水中溶解四氨合硝酸铂与硝酸钾,得到原料液;
(2)将粒径为20目的核桃壳活性炭浸入步骤(1)所得原料液,20kHz超声辅助下搅拌,得到混合液,所述活性炭与所述原料液的比例为0.25g/mL;
(3)50℃,旋转蒸发仪中蒸发处理步骤(2)所得混合液至水分消失,得到铂炭粗品;
(4)100℃下干燥处理步骤(3)所得铂炭粗品14h,得到铂炭样品;
(5)采用氢气的体积分数为5Vol%的氢气、氮气混合气还原步骤(4)所得铂炭样品,得到所述铂炭催化剂,所述还原的温度为320℃,所述还原的时间为40min。
所得铂炭催化剂中铂的质量分数为0.5wt%,将所得铂炭催化剂命名为催化剂H。
实施例9
本实施例提供了一种铂炭催化剂的制备方法,所述制备方法除步骤(1)所述钠与铂的摩尔比为10:1外,其余均与实施例1相同,将所得铂炭催化剂命名为催化剂I。
实施例10
本实施例提供了一种铂炭催化剂的制备方法,除所述制备方法制备得到的铂炭催化剂中铂的负载量为0.6wt%外,其余均与实施例1相同,将所得铂炭催化剂命名为催化剂J。.
对比例1
本对比例提供了一种铂炭催化剂的制备方法,除步骤(2)所述椰壳活性炭的粒径为15目外,其余均与实施例1相同,将所得铂炭催化剂命名为催化剂A1。
对比例2
本对比例提供了一种铂炭催化剂的制备方法,除步骤(2)所述椰壳活性炭的粒径为120目外,其余均与实施例1相同,将所得铂炭催化剂命名为催化剂A2。
对比例3
本对比例提供了一种催化剂的制备方法,除将步骤(2)所述椰壳活性炭替换为同等添加量的二氧化钛外,其余均与实施例1相同,将所得催化剂命名为催化剂A3。
对比例4
本对比例提供了一种催化剂的制备方法,除将步骤(1)中四氨合硝酸铂替换为同等摩尔量的氯化钯外,其余均与实施例1相同,将所得催化剂命名为催化剂A4。
对比例5
本对比例提供了一种铂炭催化剂的制备方法,除步骤(1)没有添加硝酸钠外,其余均与实施例1相同,将所得铂炭催化剂命名为催化剂A5。
在固定床反应器上装载本申请提供的实施例1-10与对比例1-5制备得到的催化剂,对甲醛催化氧化反应活性进行评价,催化氧化甲醛的过程中,反应气的组成为150ppm的甲醛、20Vol%的氧气,氦气为平衡气,相对湿度为35%,反应气的总流量为100mL/min,反应温度为25℃,反应空速为80000h-1,评价的时间为10h。10h后甲醛去除率的测定结果如表1所示。
表1
比较实施例2提供的催化剂B与对比例5提供的催化剂A5可知,添加碱金属助剂并不一定会提高催化剂催化氧化甲醛的性能,通过将催化剂B、A5与催化剂A比较可知,本发明提供的铂炭催化剂中,铂的负载量高于0.2wt%时,催化剂才能表现出高的催化活性;比较催化剂A与催化剂E、F、G和H可知,活性炭载体的种类对催化氧化甲醛的性能有重要影响,其中椰壳活性炭性能最佳;比较催化剂A与催化剂I可知,碱金属含量过多会降低催化剂催化氧化甲醛的性能;比较催化剂A与催化剂A1、A2可知,活性炭的目数过大或过小都不利于提高所制备的铂炭催化剂催化氧化甲醛的性能;比较催化剂A与催化剂A4可知,本发明所提供的制备方法适用于制备铂炭催化剂,贵金属元素发生变化后,无法得到催化氧化甲醛活性较高的催化剂。
综上,本发明提供的铂炭催化剂成本低,催化活性高,对甲醛具有极高的选择性,能够将甲醛完全转化为二氧化碳和水,在室温下对甲醛的去除率高达90%以上,且催化剂的寿命可达10h以上。本发明提供的制备方法工艺简单,操作简便,克服了使用表面活性剂造成载体活性位点减少的缺陷,并将活性炭作为载体用于制备室温下催化氧化甲醛用的催化剂,成本较低,且环境友好,便于工业化生产与大规模推广。
申请人声明,以上所述仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,所属技术领域的技术人员应该明了,任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种铂炭催化剂,包括载体、贵金属活性组分和碱金属助剂,其特征在于,所述载体为粒径为20-100目的活性炭,所述贵金属活性组分为铂。
2.根据权利要求1所述的铂炭催化剂,其特征在于,所述活性炭包括椰壳活性炭、竹炭、木炭、果壳活性炭、核桃壳活性炭或枣壳活性炭中的一种或至少两种的组合,优选为椰壳活性炭;
优选地,所述活性炭的粒径为30-100目,优选为40-80目。
3.根据权利要求1或2所述的铂炭催化剂,其特征在于,所述铂炭催化剂中铂元素的质量分数为0.1-0.5wt%,优选为0.2-0.5wt%。
4.根据权利要求1-3任一项所述的铂炭催化剂,其特征在于,所述碱金属助剂中的碱金属组分为钠和/或钾,优选为钠。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的铂炭催化剂的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:
(1)制备铂盐与碱金属盐的混合溶液,得到原料液;
(2)将活性炭浸入步骤(1)所得原料液,超声辅助下搅拌,得到混合液;
(3)固液分离步骤(2)所得混合液,得到铂炭粗品;
(4)干燥处理步骤(3)所得铂炭粗品,得到铂炭样品;
(5)还原性气体还原步骤(4)所得铂炭样品,得到所述铂炭催化剂。
6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述铂盐包括四氨合硝酸铂、氯铂酸、四氯合铂酸钾或六氯合铂酸钾中的任意一种或至少两种的组合,优选为四氨合硝酸铂;
优选地,所述碱金属盐包括氯化钠、硝酸钠、硫酸钠、氯化钾、硝酸钾或硫酸钾中的任意一种或至少两种的组合;
优选地,所述碱金属盐中碱金属与所述铂盐中铂的摩尔比为(1-8):1,优选为(2-5):1。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述活性炭与所述原料液的比例为0.05-0.25g/mL,优选为0.1-0.2g/mL;
优选地,步骤(2)所述超声辅助的频率为20-100kHz,优选为40-70kHz;
优选地,步骤(3)所述固液分离的方法包括旋转蒸发;
优选地,所述旋转蒸发的温度为50-70℃,优选为55-65℃;
优选地,步骤(4)所述干燥处理的温度为80-100℃,优选为90-100℃;
优选地,步骤(4)所述干燥处理的时间为10-14h,优选为11-13h。
8.根据权利要求5-7任一项所述的制备方法,其特征在于,步骤(5)所述还原性气体包括还原性组分与非还原性组分;
优选地,所述还原性组分包括氢气和/或一氧化碳;
优选地,所述非还原性组分包括氮气、氩气或氦气中的任意一种或两种以上的组合;
优选地,所述还原性气体中还原性组分的体积分数为5-20Vol%,优选为8-15Vol%;
优选地,步骤(5)所述还原的温度为280-320℃,优选为290-310℃;
优选地,步骤(5)所述还原的时间为40-80min,优选为60-80min。
9.根据权利要求5-8任一项所述的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括如下步骤:
(1)按照碱金属与铂的摩尔比为(2-8):1在水中溶解铂盐与碱金属盐,得到原料液;
(2)将粒径为20-100目的活性炭浸入步骤(1)所得原料液,超声辅助下搅拌,得到混合液,所述活性炭与所述原料液的比例为0.05-0.25g/mL;
(3)旋转蒸发仪中蒸发处理步骤(2)所得混合液至水分消失,得到铂炭粗品;
(4)80-100℃下干燥处理步骤(3)所得铂炭粗品10-14h,得到铂炭样品;
(5)采用还原性组分的体积分数为5-20Vol%的还原性气体还原步骤(4)所得铂炭样品,得到所述铂炭催化剂,所述还原的温度为280-320℃,所述还原的时间为40-80min。
10.一种如权利要求1-4任一项所述的铂炭催化剂用于室温下催化氧化甲醛。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201811277940.XA CN109289837A (zh) | 2018-10-30 | 2018-10-30 | 一种铂炭催化剂及其制备方法和用途 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201811277940.XA CN109289837A (zh) | 2018-10-30 | 2018-10-30 | 一种铂炭催化剂及其制备方法和用途 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109289837A true CN109289837A (zh) | 2019-02-01 |
Family
ID=65145543
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201811277940.XA Pending CN109289837A (zh) | 2018-10-30 | 2018-10-30 | 一种铂炭催化剂及其制备方法和用途 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN109289837A (zh) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111974383A (zh) * | 2020-08-25 | 2020-11-24 | 浙江工业大学 | 一种椰壳活性炭负载铂催化剂及其制备方法和应用 |
CN112442211A (zh) * | 2019-08-29 | 2021-03-05 | 中石化南京化工研究院有限公司 | 一种复合防老剂的合成方法 |
CN112604682A (zh) * | 2020-11-26 | 2021-04-06 | 武汉大学 | 一种消除空气中的一氧化碳和甲醛污染物的方法 |
CN112717913A (zh) * | 2019-10-10 | 2021-04-30 | 中国石油化工股份有限公司 | 催化剂及其制备方法和制备碳酸二烷基酯的方法 |
CN113797926A (zh) * | 2021-10-22 | 2021-12-17 | 中国科学院城市环境研究所 | 一种甲醛催化氧化催化剂及其制备方法与应用 |
CN116351477A (zh) * | 2023-06-01 | 2023-06-30 | 北京结力能源科技有限公司 | 一种除甲醛负载型Pt6团簇催化剂及其制备方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102658133A (zh) * | 2012-05-09 | 2012-09-12 | 杭州凯大催化金属材料有限公司 | 一种活性炭负载贵金属催化剂的制备方法 |
CN104138756A (zh) * | 2014-08-02 | 2014-11-12 | 孙超 | 一种VOCs低温催化燃烧的负载型催化剂及其制备方法 |
CN108176398A (zh) * | 2017-12-19 | 2018-06-19 | 海宁培林环境材料科技有限公司 | 一种室温下分解甲醛的催化材料及其制备方法 |
CN108671909A (zh) * | 2018-05-02 | 2018-10-19 | 中国科学院城市环境研究所 | 一种Pd炭催化剂及其制备方法和用途 |
-
2018
- 2018-10-30 CN CN201811277940.XA patent/CN109289837A/zh active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102658133A (zh) * | 2012-05-09 | 2012-09-12 | 杭州凯大催化金属材料有限公司 | 一种活性炭负载贵金属催化剂的制备方法 |
CN104138756A (zh) * | 2014-08-02 | 2014-11-12 | 孙超 | 一种VOCs低温催化燃烧的负载型催化剂及其制备方法 |
CN108176398A (zh) * | 2017-12-19 | 2018-06-19 | 海宁培林环境材料科技有限公司 | 一种室温下分解甲醛的催化材料及其制备方法 |
CN108671909A (zh) * | 2018-05-02 | 2018-10-19 | 中国科学院城市环境研究所 | 一种Pd炭催化剂及其制备方法和用途 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
CHANGBIN ZHANG等: "Alkali-Metal-Promoted Pt/TiO2 Opens a More Efficient Pathway to Formaldehyde Oxidation at Ambient Temperatures", 《ANGEW. CHEM. INT. ED.》 * |
黄海保等: "室温下活性炭载纳米铂催化剂对空气中甲醛的去除效果", 《环境与健康杂志》 * |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112442211A (zh) * | 2019-08-29 | 2021-03-05 | 中石化南京化工研究院有限公司 | 一种复合防老剂的合成方法 |
CN112717913A (zh) * | 2019-10-10 | 2021-04-30 | 中国石油化工股份有限公司 | 催化剂及其制备方法和制备碳酸二烷基酯的方法 |
CN111974383A (zh) * | 2020-08-25 | 2020-11-24 | 浙江工业大学 | 一种椰壳活性炭负载铂催化剂及其制备方法和应用 |
CN112604682A (zh) * | 2020-11-26 | 2021-04-06 | 武汉大学 | 一种消除空气中的一氧化碳和甲醛污染物的方法 |
CN113797926A (zh) * | 2021-10-22 | 2021-12-17 | 中国科学院城市环境研究所 | 一种甲醛催化氧化催化剂及其制备方法与应用 |
CN113797926B (zh) * | 2021-10-22 | 2024-02-02 | 中国科学院城市环境研究所 | 一种甲醛催化氧化催化剂及其制备方法与应用 |
CN116351477A (zh) * | 2023-06-01 | 2023-06-30 | 北京结力能源科技有限公司 | 一种除甲醛负载型Pt6团簇催化剂及其制备方法 |
CN116351477B (zh) * | 2023-06-01 | 2023-08-01 | 北京结力能源科技有限公司 | 一种除甲醛负载型Pt6团簇催化剂及其制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109289837A (zh) | 一种铂炭催化剂及其制备方法和用途 | |
CN104084195B (zh) | 一种负载型球形活性炭催化剂及其制备方法 | |
CN106540741B (zh) | 在室温下用于消除甲醛的催化剂及其制备方法 | |
CN102247746B (zh) | 一种甲醛消除剂及其制备方法 | |
CN108514878B (zh) | 一种单原子贵金属催化剂及其制备方法和在低温催化氧化甲醛中的应用 | |
CN104646029B (zh) | 一种用于甲醛净化的金属合金催化剂及其制备方法 | |
CN109012164B (zh) | 一种可常温分解甲醛的纳米纤维膜材料及其制备方法和应用 | |
CN108246290B (zh) | 一种室温高效脱除空气或废水中甲醛的催化剂及其制备方法 | |
CN103736484B (zh) | 一种用于甲醛净化的负载型类整体式催化剂及其制备方法 | |
Zhang et al. | Insight into the enhanced performance of toluene removal from simulated flue gas over Mn-Cu oxides modified activated coke | |
CN1795970B (zh) | 一种高效的室温条件下催化完全氧化甲醛的催化剂 | |
CN103071489A (zh) | 室温消除甲醛的负载型活性炭催化材料及制备方法 | |
CN107096527A (zh) | 一种常温高效催化氧化甲醛催化剂、制备方法及应用 | |
CN102527377B (zh) | 一种浸渍-可控还原法制备的CO羰化制草酸酯用高效纳米Pd催化剂 | |
WO2014079206A1 (zh) | 一种用于室温甲醛净化的金属载体负载的催化剂 | |
CN100360224C (zh) | 室温条件下甲醛气体氧化催化剂 | |
CN109603820A (zh) | 一种氧气条件下常温降解甲醛的单原子催化剂制备方法 | |
CN110449174B (zh) | 一种负载型氮氧共掺杂多孔碳原子级活性位点催化剂的制备方法 | |
CN106423149B (zh) | 一种整体式甲醛室温氧化催化剂及其制备方法 | |
CN108654639A (zh) | 用于甲醛常温氧化的催化剂及其制备方法和应用 | |
CN108187690A (zh) | 一种用于室温除甲醛的钴锰复合氧化物负载型催化剂及其制备方法 | |
CN109261150A (zh) | 一种低温氨选择性氧化催化剂及其制备方法、用途和使用方法 | |
CN107159202A (zh) | 一种锰掺杂的钯负载型催化剂及其制备方法与应用 | |
WO2019172445A1 (ja) | 触媒 | |
CN110252317B (zh) | 一种低温﹑高效脱除氮氧化物的Ce-Fe基催化剂 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190201 |