CN109937091A - 生产包含金属间化合物的催化剂的方法和由该方法制成的催化剂 - Google Patents
生产包含金属间化合物的催化剂的方法和由该方法制成的催化剂 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109937091A CN109937091A CN201780064791.6A CN201780064791A CN109937091A CN 109937091 A CN109937091 A CN 109937091A CN 201780064791 A CN201780064791 A CN 201780064791A CN 109937091 A CN109937091 A CN 109937091A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- intermetallic compound
- carrier
- catalyst
- metal
- nanoparticle
- 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
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 51
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 11
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 80
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 63
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 63
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 45
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims abstract description 39
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 35
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 33
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 33
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 29
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 claims abstract description 10
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 63
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Substances [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 20
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 19
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 claims description 18
- 239000010944 silver (metal) Substances 0.000 claims description 15
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 8
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 5
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 150000004706 metal oxides Chemical group 0.000 claims description 5
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 4
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 2
- 229910001413 alkali metal ion Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910001420 alkaline earth metal ion Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 2
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 2
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 2
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims 1
- 230000026030 halogenation Effects 0.000 claims 1
- 238000005658 halogenation reaction Methods 0.000 claims 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 35
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 9
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 9
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 6
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 6
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 6
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 6
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 4
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 3
- 239000011260 aqueous acid Substances 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- -1 lanthanide metals Chemical class 0.000 description 3
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 description 3
- NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N ytterbium Chemical compound [Yb] NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AFVFQIVMOAPDHO-UHFFFAOYSA-N Methanesulfonic acid Chemical compound CS(O)(=O)=O AFVFQIVMOAPDHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002585 base Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 2
- 239000010411 electrocatalyst Substances 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 2
- 238000012552 review Methods 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000010189 synthetic method Methods 0.000 description 2
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M Bisulfite Chemical compound OS([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000531 Co alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001260 Pt alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003074 TiCl4 Inorganic materials 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021551 Vanadium(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- GVFOJDIFWSDNOY-UHFFFAOYSA-N antimony tin Chemical compound [Sn].[Sb] GVFOJDIFWSDNOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N europium atom Chemical compound [Eu] OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 229910017053 inorganic salt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- 239000011872 intimate mixture Substances 0.000 description 1
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940098779 methanesulfonic acid Drugs 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Substances N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000013110 organic ligand Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 150000003009 phosphonic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000002574 poison Substances 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004627 transmission electron microscopy Methods 0.000 description 1
- HQYCOEXWFMFWLR-UHFFFAOYSA-K vanadium(iii) chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Cl-].[V+3] HQYCOEXWFMFWLR-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/08—Heat treatment
-
- 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
- B01J23/54—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/56—Platinum group metals
- B01J23/58—Platinum group metals with alkali- or alkaline earth metals
-
- 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
- B01J23/54—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/56—Platinum group metals
- B01J23/63—Platinum group metals with rare earths or actinides
-
- 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
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/78—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with alkali- or alkaline earth metals
-
- 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
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/83—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with rare earths or actinides
-
- B01J35/23—
-
- B01J35/30—
-
- B01J35/393—
-
- B01J35/612—
-
- 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
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/04—Mixing
-
- 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
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/06—Washing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/88—Processes of manufacture
- H01M4/8825—Methods for deposition of the catalytic active composition
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/90—Selection of catalytic material
- H01M4/9041—Metals or alloys
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/90—Selection of catalytic material
- H01M4/92—Metals of platinum group
- H01M4/921—Alloys or mixtures with metallic elements
-
- 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
- B01J2523/00—Constitutive chemical elements of heterogeneous catalysts
- B01J2523/20—Constitutive chemical elements of heterogeneous catalysts of Group II (IIA or IIB) of the Periodic Table
- B01J2523/23—Calcium
-
- 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
- B01J2523/00—Constitutive chemical elements of heterogeneous catalysts
- B01J2523/80—Constitutive chemical elements of heterogeneous catalysts of Group VIII of the Periodic Table
- B01J2523/82—Metals of the platinum group
- B01J2523/828—Platinum
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
Abstract
本发明涉及一种生产包含金属间化合物的催化剂的方法,其包含下列步骤:(a)将选自Li、Na、Ca、Sr、Ba、Eu和Yb的金属溶解在液氨中,(b)将包含选自Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au和Ru的金属或这些金属的至少一种的卤化物的纳米粒子和无机盐添加到在步骤(a)中获得的溶液中,(c)除去液氨,(d)在200℃至金属间化合物的熔融温度之间的温度下将步骤(c)的混合物退火,其中形成所述金属间化合物,(e)洗涤在步骤(d)中获得的金属间化合物。本发明进一步涉及通过所述方法获得的催化剂。
Description
本发明涉及一种生产包含金属间化合物的催化剂的方法,所述金属间化合物包含选自Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au和Ru的金属和选自Li、Na、Ca、Sr、Ba、Eu和Yb的金属。本发明进一步涉及包含载体和金属间化合物的催化剂,其中所述金属间化合物为纳米粒子形式并沉积在载体表面上和载体的大孔、中孔和微孔中。
含铂催化剂例如应用于质子交换膜燃料电池(PEMFCs)。质子交换膜燃料电池用于将储存的化学能高效转化成电能。预计PEMFCs的未来应用特别是移动式应用。对于电催化剂,通常使用碳载铂纳米粒子。尤其在PEMFC的阴极上,需要大量稀有且昂贵的金属铂以在氧还原反应中获得足够的活性。可以通过铂与第二金属如钴、镍或铜合金化来实现提高的铂质量相关活性。例如Z.Liu等人,“Pt Alloy Electrocatalysts for Proton ExchangeMembrane Fuel Cells:A Review”,Catalysis Reviews:Science and Engineering,55(2013),第255至288页描述了这样的催化剂。但是,如I.Katsounaros等人,“OxygenElectrochemistry as a Cornerstone for Sustainable Energy Conversion”,Angew.Chem.Int.,Ed.53(2014),第102至121页所示,在燃料电池条件下,第二金属浸出到电极中。结果,活性降低。此外,膜被溶解的金属离子毒化,降低了PEMFC的整体性能。
P.Hernandez-Fernandez等人,“Mass-selected nanoparticles of PtxY asmodel catalysts for oxygen electroreduction”,Nature Chemistry 6(2014),第732至738页描述了生产铂和钇的金属间化合物的可能的方法。但是,这种在气相中进行的方法只能够生产极小的量。含有Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au或Ru作为第一金属和Li、Na、Ca、Sr、Ba、Eu和Yb作为第二金属的金属间化合物的纳米粒子没有能够生产对工业应用而言足够的量并可经济地运行的已知合成法。如P.Hernandez-Fernandez所示的方法的另一缺点在于不可能使制成的纳米粒子进入催化剂载体的大孔和中孔。在气相中制成的纳米粒子仅沉积在载体的外表面上。
Z.Cui等人,“Synthesis of Structurally Ordered Pt3Ti and Pt3VNanoparticles as Methanol Oxidation Catalysts”,Journal of the AmericanChemical Society 136(2014),第10206至10209页展示了用于合成金属间化合物Pt3Ti和Pt3V的合成方法。作为金属前体,使用氯化物PtCl4和TiCl4或VCl3,作为还原剂,使用三乙基硼氢化钾。在四氢呋喃中的还原过程中,形成KCl并沉淀。由于其不溶于四氢呋喃,其充当稳定剂以防纳米粒子中间体在随后在大约700℃下热处理的过程中烧结。
H.Imamura等人,“Hydrogenation on Supported Lanthanide-PalladiumBimetallic Catalysts:Appearance of Considerable Hydrogen Uptake”,Bull.Chem.Soc.Jpn,Vol.69,1996,第325至331页已经描述了生产包含Pd和Eu或Yb的金属间化合物的方法。在该方法中,将Eu或Yb溶解在液氨中并与在载体上包含Pd的基础催化剂(base catalyst)混合。根据这一文献,只有在使用SiO2或Al2O3作为载体时才表现出在氢化反应中的吸氢。在H.Imamura等人,“Lanthanide metal overlayers by deposition oflanthanide metals dissolved in liquid ammonia on Co and Ni.Effects ofparticle sizes of parent Co and Ni metals”,Catalysis Letters 32,1995,第115至122页中,已经描述了作为催化剂的Co或Ni与Eu或Yb的金属间化合物的生产。在生产该催化剂的方法中,也将Eu或Yb溶解在氨中。制成的金属间化合物具有覆盖层的形式。在H.Imamura等人,“Alloying of Yb-Cu and Yb-Ag utilizing liquid ammonia metalsolution of ytterbium”,Journal of solid state chemistry 171,2003,第254至256页中已经描述了使用镱的液氨金属溶液生产包含Cu或Ag和Yb的金属间化合物。在所公开的方法中,分别形成在Cu和Ag上的Yb-Cu和Yb-Ag金属间膜。
在氧还原反应中比较本体电极(bulk electrodes)的研究中,M.Escudero-Escribano等人“Tuning the activity of Pt alloy electrocatalysts by means ofthe lanthanide contraction”,Science 352(2016)73-76认定Pt5Ca为高活性和稳定的催化剂。
几种方法的一个缺点在于无法以纳米粒子的形式形成金属间化合物,纳米粒子与现有技术中已知形式的金属间化合物相比具有提供更高反应速率的提高的表面积。能够生产纳米粒子的方法的一个缺点在于在该方法中使用有机配体(也称作表面活性剂)。该配体可能封阻纳米粒子的表面并降低催化活性。
此外,大多数方法具有不可能以工业规模经济地生产更大量的缺点。
因此,本发明的一个目的是提供一种生产金属间化合物的方法,其可经济地运行并能以工业规模生产纳米粒子形式的金属间化合物。
通过一种生产包含金属间化合物的催化剂的方法实现这一目的,所述方法包括下列步骤:
(a)将选自Li、Na、Ca、Sr、Ba、Eu和Yb的金属溶解在液氨中,
(b)将包含选自Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au和Ru的金属或这些金属的至少一种的卤化物的纳米粒子和无机盐添加到在步骤(a)中获得的溶液中,
(c)除去液氨,
(d)在200℃至金属间化合物的熔融温度之间的温度下将步骤(c)的混合物退火,其中形成所述金属间化合物,
(e)洗涤在步骤(d)中获得的金属间化合物。
本发明的方法能够生产选自Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au和Ru的金属与可溶于氨的金属的金属间化合物,其中仅形成少量副产物,其可以容易洗掉,或甚至不产生不想要的副产物。本发明的方法的另一优点在于在氨蒸发后,获得无任何氧化物杂质的纯金属的极细粉末。所得纯金属粉末的密切混合物可容易地通过热处理转化成金属间化合物。另外,在该方法的任何步骤中不使用有机化合物或溶剂,并且有可能通过加入的KCl或NaCl的量的简单变化控制粒度。此外,通过本发明的方法,有可能获得金属间纳米粒子并且所有金属间化合物可相对直接地生产以提高规模。
为了在第一步骤中产生金属间化合物,将选自Li、Na、Ca、Sr、Ba、Eu和Yb的金属溶解在液氨中。由于氨在环境压力和环境温度下是气体,在氨的熔点和沸点之间的温度下进行该溶解。
在溶解选自Li、Na、Ca、Sr、Ba、Eu和Yb的金属后,将包含选自Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au和Ru的金属或这些金属的至少一种的卤化物的纳米粒子和无机盐添加到该溶液中。使用无机盐以避免纳米粒子的附聚,特别是在后续退火步骤的过程中。纳米粒子和无机盐可作为分开的组分加入。但是,优选加入包含纳米粒子和无机盐的组合物。通过加入包含纳米粒子和无机盐的组合物,纳米粒子已在该组合物中稳定化。纳米粒子特别优选嵌在无机盐的基质中。
在将纳米粒子或卤化物和无机盐添加到在步骤(a)中获得的包含氨和选自Li、Na、Ca、Sr、Ba、Eu和Yb的金属的溶液中时,纳米粒子和无机盐的添加也在氨的熔点和沸点之间的温度下进行。
由于熔点和沸点取决于压力,有可能在升高的压力下进行方法步骤(a)和(b)以允许在高于氨在环境压力下的沸点的温度下进行这些步骤。但是,优选在环境压力下和在氨在环境压力下的熔点和沸点之间的温度下进行步骤(a)和(b)。优选在环境压力和-77℃至-33℃的温度下进行步骤(a)和(b)。
有可能在不同条件下进行步骤(a)和(b)。但是,优选在相同压力下,特别是在环境压力下进行步骤(a)和(b)。在这种情况下,步骤(a)和(b)之间的温度差优选仅源于加入组分或可能的反应。但是,为了使温度保持恒定,可以将向其中加入氨、选自Li、Na、Ca、Sr、Ba、Eu和Yb的金属、纳米粒子和无机盐的容器回火(temper)。特别优选在环境压力和恒温下进行步骤(a)和(b)。
在步骤(b)中加入的无机盐优选是惰性的,这意味着该盐不与在步骤(a)和(b)中加入的任何化合物化学反应。合适的盐是例如碱金属和碱土金属的卤化物。其中,Na和K的卤化物是优选的。特别优选作为无机盐的是KCl和NaCl。
由于通常使用负载型催化剂,优选在进行步骤(c)之前或在步骤(e)中加入载体以获得包含载体和金属间化合物的负载型催化剂,其中该金属间化合物为沉积在载体表面上和载体孔隙中的纳米粒子形式。金属间化合物的纳米粒子沉积在其中的载体孔隙是大孔、中孔和微孔。在本文中,大孔是直径大于50纳米的孔隙,中孔是直径为2至50纳米的孔隙,微孔是直径小于2纳米的孔隙。加入的载体的量优选为在基于步骤(a)中加入的所有固体和载体的总质量的1至99重量%,更优选10至90重量%,特别优选24至85重量%。
如果在进行步骤(c)之前加入载体,则有可能在溶解选自Li、Na、Ca、Sr、Ba、Eu和Yb的金属之前、在溶解选自Li、Na、Ca、Sr、Ba、Eu和Yb的金属的过程中或在溶解选自Li、Na、Ca、Sr、Ba、Eu和Yb的金属之后和在加入纳米粒子和惰性盐之前加入载体。此外,也有可能与纳米粒子和惰性盐一起或甚至在加入纳米粒子和惰性盐之后加入载体。
有可能一次性加入载体总量或在不同时间加入载体的一部分。但是,优选一次性加入载体总量。优选在步骤(c)之前,更优选在步骤(b)之前加入载体。在另一些实施方案中,可在步骤(d)之后,更优选在步骤(e)之后加入载体。
优选地,选自Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au和Ru的金属是铂、银、铑、铱、钯或金之一。选自Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au和Ru的金属特别是铂。
选自Li、Na、Ca、Sr、Ba、Eu和Yb的金属优选是Yb、Ba、Sr、Ca,更优选Ba、Sr、Ca,更优选得多的是Sr、Ca,最优选是Ca。
选自Li、Na、Ca、Sr、Ba、Eu和Yb的金属在最终金属间化合物中的量优选为16.667至50摩尔%,更优选16.67至33.33摩尔%,各自基于选自Li、Na、Ca、Sr、Ba、Eu和Yb的金属和选自Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au和Ru的金属的总量计。
在步骤(a)中加入时,选自Li、Na、Ca、Sr、Ba、Eu和Yb的金属的量相对于在步骤(b)中加入的选自Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au和Ru的金属的纳米粒子或卤化物盐的量优选为0.2至20摩尔比,更优选2.5至10摩尔比。
在步骤(b)中加入时,惰性盐的量相对于在步骤(b)中加入的选自Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au和Ru的金属的纳米粒子或卤化物盐的量优选为1至200摩尔比,更优选4至160摩尔比。
在步骤(a)中加入时,选自Li、Na、Ca、Sr、Ba、Eu和Yb的金属的量相对于惰性盐的量优选为0.001至20摩尔比,更优选0.015至2.5摩尔比。
在溶解选自Li、Na、Ca、Sr、Ba、Eu和Yb的金属并加入纳米粒子或卤化物和惰性盐之后,优选将该混合物搅拌10至60分钟。
还优选在加入纳米粒子或卤化物和惰性盐的同时搅拌包含氨和选自Li、Na、Ca、Sr、Ba、Eu和Yb的金属的溶液。
也优选在搅拌的同时进行选自Li、Na、Ca、Sr、Ba、Eu和Yb的金属在氨中的溶解。
为了进行步骤(a)和(b),可以使用任何合适的装置,其中可将选自Li、Na、Ca、Sr、Ba、Eu和Yb的金属溶解在氨中并加入纳米粒子或卤化物和惰性盐。合适的装置例如是连续搅拌釜反应器,其中可以使用技术人员已知的任何合适的搅拌器。
在将选自Li、Na、Ca、Sr、Ba、Eu和Yb的金属溶解在氨中并加入纳米粒子或卤化物和惰性盐之后,除去液氨。为了除去液氨,可以将该混合物加热到氨的沸点以上的温度并因此蒸发氨。优选在真空下除去氨。除去氨时的温度优选为-33至115℃。为了除去大部分氨,可以通过交替设置真空和通风(优选用惰性气体通风)而逐步进行该脱除。替代性地或附加地,可以交替加热和冷却该混合物。特别优选在-77℃至115℃的温度下通过真空除去氨。“真空”在这一步骤中是指小于0.1毫巴(abs)的压力。在一个优选实施方案中,通过首先在真空下将该混合物解冻到室温、然后加热到室温至115℃,优选100℃至115℃,特别优选110至115℃的温度来除去氨。用0.1K/min至10K/min的加热梯度进行加热以避免形成不想要的副产物,特别是氮化物。
在下一步骤中,不含氨的混合物在200℃至金属间化合物的熔融温度的温度下退火,其中形成金属间化合物。优选在400至700℃的温度下进行退火。进行退火时的压力优选低于0.15毫巴,特别优选低于0.05毫巴。加热步骤的持续时间优选为1至1200分钟,更优选60至1020分钟,特别优选180至420分钟。
为了退火,可以将在步骤(c)中获得的混合物装入加热炉或在加热装置中加热该混合物,直至达到用于退火步骤的预设温度。如果加热该混合物直至达到预设温度,则该退火以2至14℃/min升温速率连续进行或逐步进行,例如将温度升高40至60℃,保持该温度2至30分钟并重复直至达到预设温度。在一个优选实施方案中,将该混合物以4至8℃/min的连续升温速率加热到预设温度。
在退火过程中,形成金属间化合物。根据所用金属,该金属间化合物包含选自Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au和Ru的金属和选自Li、Na、Ca、Sr、Ba、Eu和Yb的金属。该金属间化合物优选包含选自铂、银、铑、铱、钯或金的金属和选自钙、Sr、Ba、Yb的金属。该金属间化合物特别优选是Pt与Ca的金属间化合物。
因为通常不可避免形成副产物并且还因为应该除去惰性盐,在退火后,用水或水性酸(aqueous acid)洗涤所得金属间化合物。洗涤介质优选是水或酸的水溶液。
可用的酸是例如硫酸、盐酸、磺酸、甲磺酸、磷酸、膦酸、乙酸、柠檬酸、硝酸和高氯酸。优选的酸是硫酸。可以一次或反复进行洗涤。如果使用至少一种水性酸(aqueous acid)进行洗涤,则在用水性酸(aqueous acid)洗涤该混合物后,另外用水进行洗涤以除去酸。
为了减少副产物的形成,优选在惰性气氛中进行至少步骤(a)至(d)。惰性气氛在这方面是指不含可能与中间产物的任何组分反应的组分。这样的组分是例如氧气或含氧物质,例如水。特别优选作为惰性气氛的是氮气、氩气、甲烷或真空。
对于洗涤步骤(e),有可能但不是必须使用惰性气氛。因此,步骤(e)中的洗涤优选在空气中进行。这允许使用不太复杂的装置进行洗涤。
用于生产金属间化合物的所有步骤可以连续或分批进行。
通过本发明的方法,产生包含载体和金属间化合物的催化剂,所述金属间化合物包含选自Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au和Ru的金属和选自Li、Na、Ca、Sr、Ba、Eu和Yb的金属,其中该金属间化合物为纳米粒子形式并沉积在载体表面上和载体的大孔、中孔和微孔中。
在一个优选实施方案中,该金属间化合物包含铂和钙、铂和锶、铂和钡、铂和镱、铂和铕、或银和钙。
负载型催化剂通常具有基于负载型催化剂的总质量计1至50重量%的铂量。金属间化合物的纳米粒子优选具有低于100nm,更优选1nm至50nm,优选1nm至25nm,特别优选1nm至20nm的直径。
用于该催化剂的载体可以是已知与催化剂一起使用的任何多孔载体。优选使用多孔并具有至少4m2/g的BET表面积的载体。BET表面积优选为20至1000m2/g,特别优选为70至300m2/g。
用于载体的材料可以是金属氧化物或碳。如果使用金属氧化物,该金属氧化物通常是陶瓷。合适的金属氧化物是例如混合氧化物,如氧化锑锡、氧化铝、氧化硅或氧化钛。优选的是含有多于一种金属的陶瓷或混合氧化物。但是,碳载体特别优选。合适的碳载体是例如炭黑、活性炭、石墨烯和石墨。
该催化剂优选可用作燃料电池的电催化剂,特别是作为阴极催化剂。特别地,该催化剂用于质子交换膜燃料电池。
实施例1(Pt2Ca)
在惰性条件下进行洗涤前的所有程序。详细而言,在搅拌下在-77℃下将42毫克Ca(99.5%金属基)溶解在10毫升液氨(99.99%,无水)中。此后,将含有表现出小于10纳米平均直径的Pt纳米粒子与4当量干燥KCl的混合物以粉末形式经流动氩气迅速添加到氨溶液中。在搅拌20分钟后,蒸发氨。剩余粉末在大约0.1毫巴的主动真空下干燥20-30分钟并在加热罩中缓慢加热到70℃。将温度以10℃为增幅缓慢提高到110℃,每一增幅具有10分钟的持续时间,并在110℃下保持6小时以完全除去任何剩余氨。此后,该粉末在大约0.1毫巴的静态真空下在700℃下煅烧210分钟。剩余粉末在空气下用水洗涤直至洗涤水的pH为6至7.5。
通过X-射线衍射光谱学(XRD)和透射电子显微术(TEM)表征粉末,表明相纯的Pt2Ca纳米粒子。
图1显示所得Pt2Ca纳米粉末的XRD光谱图。
在与图1中的条柱代表的库数据比较时,可以看出,获得具有高纯度的Pt2Ca。
实施例2(Pt2Eu)
在惰性条件下进行洗涤前的所有程序。详细而言,在搅拌下在-77℃下将43毫克Eu溶解在10毫升液氨(99.99%,无水)中。此后,将含有表现出小于10纳米平均直径的Pt纳米粒子与4当量干燥KCl的混合物以粉末形式经流动氩气迅速添加到氨溶液中。在搅拌20分钟后,蒸发氨。剩余粉末在大约0.1毫巴的主动真空下干燥20-30分钟并在加热罩中缓慢加热到70℃。将温度以10℃为增幅缓慢提高到110℃,每一增幅具有10分钟的持续时间,并在110℃下保持6小时以完全除去任何剩余氨。此后,该粉末在大约0.1毫巴的静态真空下在700℃下煅烧210分钟。剩余粉末在空气下用水洗涤直至洗涤水的pH为6至7.5。
通过X-射线衍射光谱学表征粉末,这证实形成Pt2Eu纳米粒子。
实施例3(PtYb)
在惰性条件下进行洗涤前的所有程序。详细而言,在搅拌下在-77℃下将57毫克Yb溶解在10毫升液氨(99.99%,无水)中。此后,将含有表现出小于10纳米平均直径的Pt纳米粒子与4当量干燥KCl的混合物以粉末形式经流动氩气迅速添加到氨溶液中。在搅拌20分钟后,蒸发氨。剩余粉末在大约0.1毫巴的主动真空下干燥20-30分钟并在加热罩中缓慢加热到70℃。将温度以10℃为增幅缓慢提高到110℃,每一增幅具有10分钟的持续时间,并在110℃下保持6小时以完全除去任何剩余氨。此后,该粉末在大约0.1毫巴的静态真空下在700℃下煅烧210分钟。剩余粉末在空气下用水洗涤直至洗涤水的pH为6至7.5。
通过X-射线衍射光谱学表征粉末,这证实形成PtYb纳米粒子。
Claims (15)
1.一种生产包含金属间化合物的催化剂的方法,所述方法包括下列步骤:
(a)将选自Li、Na、Ca、Sr、Ba、Eu和Yb的金属溶解在液氨中,
(b)将包含选自Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au和Ru的金属或这些金属的至少一种的卤化物的纳米粒子和无机盐添加到在步骤(a)中获得的溶液中,
(c)除去液氨,
(d)在200℃至金属间化合物的熔融温度之间的温度下将步骤(c)的混合物退火,其中形成所述金属间化合物,
(e)洗涤在步骤(d)中获得的金属间化合物。
2.根据权利要求1的方法,其中在步骤(b)中加入包含纳米粒子和无机盐的组合物。
3.根据权利要求2的方法,其中所述纳米粒子嵌在所述无机盐的基质中。
4.根据权利要求1的方法,其中在步骤(b)中加入包含卤化物和无机盐的混合物。
5.根据权利要求1至4任一项的方法,其中所述无机盐选自碱金属和碱土金属的卤化物。
6.根据权利要求1至5任一项的方法,其中在进行步骤(c)之前或在步骤(e)中加入载体以获得包含载体和金属间化合物的负载型催化剂。
7.根据权利要求1至6任一项的方法,其中步骤(a)、(b)和(d)在惰性气氛中进行。
8.根据权利要求1至7任一项的方法,其中选自Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au和Ru的金属是铂、银、铑、铱、钯或金。
9.根据权利要求1至8任一项的方法,其中步骤(e)中的洗涤用水或酸的水溶液进行。
10.通过根据权利要求1至9任一项的方法制成的催化剂,其中所述催化剂包含载体和金属间化合物,所述金属间化合物包含选自Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au和Ru的金属和选自Li、Na、Ca、Sr、Ba、Eu和Yb的金属,其中所述金属间化合物为纳米粒子形式并沉积在载体表面上和载体的大孔、中孔和微孔中。
11.根据权利要求10的催化剂,其中所述金属间化合物包含Pt和Yb、Pt和Eu、Pt和Sr、Pt和Ba、Pt和Ca、或Ag和Ca。
12.根据权利要求10或11的催化剂,其中所述载体是具有至少4m2/g的BET表面积的多孔载体。
13.根据权利要求10至12任一项的催化剂,其中所述载体是金属氧化物或碳。
14.根据权利要求10至13任一项的催化剂,其中所述载体选自炭黑、活性炭、石墨烯和石墨。
15.根据权利要求10至14任一项的催化剂,其中所述金属间化合物是Pt5Ca或Pt2Ca。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP16194796.5 | 2016-10-20 | ||
EP16194796 | 2016-10-20 | ||
PCT/EP2017/076586 WO2018073292A1 (en) | 2016-10-20 | 2017-10-18 | A process for producing a catalyst comprising an intermetallic compound and a catalyst produced by the process |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109937091A true CN109937091A (zh) | 2019-06-25 |
Family
ID=57189841
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201780064791.6A Pending CN109937091A (zh) | 2016-10-20 | 2017-10-18 | 生产包含金属间化合物的催化剂的方法和由该方法制成的催化剂 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20190314805A1 (zh) |
EP (1) | EP3528943A1 (zh) |
JP (1) | JP2020501875A (zh) |
KR (1) | KR20190072582A (zh) |
CN (1) | CN109937091A (zh) |
WO (1) | WO2018073292A1 (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113241453A (zh) * | 2021-05-08 | 2021-08-10 | 中国科学技术大学 | 一种炭黑负载高度有序的PtNi金属间化合物及其合成方法以及应用 |
CN113437318A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-09-24 | 北京大学 | 一种碳负载的贵金属合金纳米颗粒及其制备方法和应用 |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA3041625A1 (en) | 2016-10-28 | 2018-05-03 | Basf Se | Electrocatalyst composition comprising noble metal oxide supported on tin oxide |
EP3585765A1 (en) | 2016-11-30 | 2020-01-01 | Basf Se | Process for the conversion of monoethanolamine to ethylenediamine employing a copper-modified zeolite of the mor framework structure |
CN110891681B (zh) * | 2017-07-12 | 2022-11-29 | 国立研究开发法人科学技术振兴机构 | 金属间化合物、吸放氢材料、催化剂和氨的制造方法 |
WO2020027530A1 (ko) | 2018-08-02 | 2020-02-06 | 주식회사 정석케미칼 | 자기장 발생 방법과 자기장을 이용한 차선 감지 방법, 이를 이용한 자동차 |
JP6904371B2 (ja) * | 2019-02-08 | 2021-07-14 | 株式会社豊田中央研究所 | Pt−Lnナノ粒子、並びに、Pt−Lnナノ粒子複合体及びその製造方法 |
CN113368857B (zh) * | 2021-04-29 | 2022-08-12 | 中国环境科学研究院 | 体相金属间化合物负载催化剂的制备方法 |
KR20230063021A (ko) * | 2021-11-01 | 2023-05-09 | 재단법인대구경북과학기술원 | 백금-알칼리토금속 합금을 포함하는 복합체, 이를 포함하는 연료전지 및 수전해 전지 그리고 이의 제조방법 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0036939A1 (en) * | 1980-03-24 | 1981-10-07 | Allied Corporation | Hydrogenation of esters using alkali doped heterogeneous group VIII transition metal catalysts |
CN1449879A (zh) * | 2003-04-30 | 2003-10-22 | 北京科技大学 | 微细钽和/或铌粉末的处理方法和由该方法制得的粉末 |
CN101990462A (zh) * | 2007-11-09 | 2011-03-23 | 巴斯夫欧洲公司 | 制备催化剂的方法和作为电催化剂的用途 |
CN102936014A (zh) * | 2012-10-22 | 2013-02-20 | 贺孝鸣 | 合金化复合物与氯化铵在液氨中反应生产乙硅烷的方法及设备 |
-
2017
- 2017-10-18 JP JP2019521449A patent/JP2020501875A/ja active Pending
- 2017-10-18 CN CN201780064791.6A patent/CN109937091A/zh active Pending
- 2017-10-18 US US16/343,245 patent/US20190314805A1/en not_active Abandoned
- 2017-10-18 EP EP17784303.4A patent/EP3528943A1/en not_active Withdrawn
- 2017-10-18 WO PCT/EP2017/076586 patent/WO2018073292A1/en active Search and Examination
- 2017-10-18 KR KR1020197014103A patent/KR20190072582A/ko unknown
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0036939A1 (en) * | 1980-03-24 | 1981-10-07 | Allied Corporation | Hydrogenation of esters using alkali doped heterogeneous group VIII transition metal catalysts |
CN1449879A (zh) * | 2003-04-30 | 2003-10-22 | 北京科技大学 | 微细钽和/或铌粉末的处理方法和由该方法制得的粉末 |
CN101990462A (zh) * | 2007-11-09 | 2011-03-23 | 巴斯夫欧洲公司 | 制备催化剂的方法和作为电催化剂的用途 |
CN102936014A (zh) * | 2012-10-22 | 2013-02-20 | 贺孝鸣 | 合金化复合物与氯化铵在液氨中反应生产乙硅烷的方法及设备 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
HAYAO IMAMURA ET AL.: "Alloying of Yb–Cu and Yb–Ag utilizing liquid ammonia metal solutions of ytterbium", 《JOURNAL OF SOLID STATE CHEMISTRY》 * |
JIGUO TU ET AL.: "Electrochemical performance of Si@TiN composite anode synthesized in a liquid ammonia for lithium-ion batteries", 《MATERIALS CHEMISTRY AND PHYSICS》 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113241453A (zh) * | 2021-05-08 | 2021-08-10 | 中国科学技术大学 | 一种炭黑负载高度有序的PtNi金属间化合物及其合成方法以及应用 |
CN113241453B (zh) * | 2021-05-08 | 2022-09-02 | 中国科学技术大学 | 一种炭黑负载高度有序的PtNi金属间化合物及其合成方法以及应用 |
CN113437318A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-09-24 | 北京大学 | 一种碳负载的贵金属合金纳米颗粒及其制备方法和应用 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2018073292A1 (en) | 2018-04-26 |
JP2020501875A (ja) | 2020-01-23 |
US20190314805A1 (en) | 2019-10-17 |
KR20190072582A (ko) | 2019-06-25 |
EP3528943A1 (en) | 2019-08-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109937091A (zh) | 生产包含金属间化合物的催化剂的方法和由该方法制成的催化剂 | |
US10124319B2 (en) | Method for producing conductive mayenite compound powder having large specific surface area | |
EP4005701A1 (en) | Alloy nanoparticles, aggregate of alloy nanoparticles, catalyst, and method for producing alloy nanoparticles | |
JP6890788B2 (ja) | 遷移金属担持金属間化合物、担持金属触媒、及びアンモニアの製造方法 | |
Ma et al. | Tuning electronic structure of PdZn nanocatalyst via acid-etching strategy for highly selective and stable electrolytic nitrogen fixation under ambient conditions | |
CN109952153A (zh) | 生产包含金属间化合物的催化剂的方法和由该方法制成的催化剂 | |
JP2000123843A (ja) | 白金合金触媒およびその製造方法 | |
TW201811426A (zh) | 氨合成用催化劑之製造方法及氨之製造方法 | |
KR20110060589A (ko) | 탄소에 담지된 코어-쉘 나노입자 제조방법 | |
JP2017123312A (ja) | 燃料電池用電極触媒、及び燃料電池用電極触媒の製造方法 | |
JP5715726B2 (ja) | 実質的に面心立方構造を有するルテニウム微粒子およびその製造方法 | |
Li et al. | Shape-controlled synthesis of platinum-based nanocrystals and their electrocatalytic applications in fuel cells | |
Hu et al. | Mechanistic insights into the synthesis of platinum–rare earth metal nanoalloys by a solid-state chemical route | |
Chouki et al. | Solvothermal synthesis of iron phosphides and their application for efficient electrocatalytic hydrogen evolution | |
Verde et al. | Pt/C obtained from carbon with different treatments and (NH4) 2PtCl6 as a Pt precursor | |
US20120238443A1 (en) | Manufacture of base metal nanoparticles using a seed particle method | |
US11814737B2 (en) | Process for producing alloy nanoparticles | |
EP2747887B1 (en) | Plate-shaped catalyst product and method for manufacturing same | |
Xu et al. | One-pot synthesis of lotus-shaped Pd–Cu hierarchical superstructure crystals for formic acid oxidation | |
KR102131772B1 (ko) | 티타늄 첨가된 인화 전이금속, 이를 포함하는 수소 발생 촉매 및 이의 제조방법 | |
Li et al. | Block copolymer-assisted solvothermal synthesis of bimetallic Pt-Pd nanoparticles | |
JP4815215B2 (ja) | 合金コロイド粒子、合金コロイド溶液とその製造方法および合金コロイド粒子を定着させた担持体 | |
CN113632266A (zh) | 用于制备负载型贵金属-金属合金复合材料的方法和获得的负载型贵金属-金属合金复合材料 | |
JP2016059852A (ja) | 触媒、アンモニア合成方法 | |
CN114797911B (zh) | 一种光稳定型超薄BiOCl原子层锚定过渡金属单原子催化剂及其制备与应用 |
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 | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20190625 |
|
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |