CN113289634A - 催化氧化VOCs的金属单原子催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种催化氧化挥发性有机物(VOCs)的金属单原子催化剂及其制备方法，该制备方法包括：在冰水浴条件下，配制含有稳定剂和贵金属前驱体的前驱体混合溶液；将三氧化二铁分散于有机溶剂中，得到载体分散液；在冰水浴条件下，将所述载体分散液与所述前驱体混合溶液混合并充分搅拌，然后加入还原剂进行还原反应；所述还原反应结束后，将反应产物依次进行洗涤、干燥和热处理，即制备得到所述催化剂；其中，所述贵金属前驱体包括四氨合硝酸铂。根据该制备方法得到的催化剂中，贵金属以单原子形式存在，在催化过程中每个原子都能参与反应，显著提高了贵金属的利用率，提高了催化性能，降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及纳米科学技术领域，具体涉及一种催化氧化VOCs的金属单原子催化剂及其制备方法。
背景技术
挥发性有机物(Volatile Organic Compounds，VOCs)是大气中广泛存在的一类气态污染物，不仅对人体健康和生态环境等有直接影响，还可通过参与大气光化学反应生成二次污染物。因此，控制VOCs的排放对于社会的可持续发展具有十分重要的意义。
现有用于催化氧化消除VOCs的催化剂主要分为负载贵金属催化剂、过渡金属氧化物催化剂和复合金属氧化物催化剂。负载贵金属催化剂具有催化活性高、选择性好、使用寿命长、抗毒性能优异等特点，但是贵金属价格昂贵，高温下易烧结而失活，这限制了其实用。过渡金属氧化物使用的原料价格低廉，相对于负载贵金属催化剂在使用成本上有较大优势，其制备方法也较为简单，但是催化活性相对较差，抗中毒性能差。复合金属氧化物催化活性较好且不容易中毒，制备所需原料资源丰富，缺点是起燃温度较高，能耗较大，制备较难。
负载贵金属催化剂因具有良好的VOCs低温催化氧化活性而受到人们青睐。另外，由于集成效应、电子效应，而且掺杂第二种金属可以形成新的活性位，双金属催化剂通常比单一金属催化剂的活性更好、选择性更高、抗中毒能力更强。负载双金属或多金属的催化剂在近年得到了开发和利用。
然而，催化反应通常发生在金属颗粒的表面，其中只有金属纳米颗粒(NPs)表面的原子参与反应。而一个纳米颗粒可能含有成百上千个原子，大部分包裹在纳米颗粒内部的原子都不能得有有效的利用，导致催化效率很低。
因此，本领域技术人员希望开发一种能够有效提高贵金属利用率和催化效率的双金属或多金属催化剂的制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于挥发性有机物催化氧化的金属单原子催化剂及其制备方法，该催化剂以三氧化二铁作为载体，可负载包括铂在内的两种或多种贵金属单原子。本发明提供的制备方法可将负载的贵金属的颗粒尺寸降低为单原子，使每一个原子都能参与反应，显著提高贵金属的利用效率，提高负载贵金属催化剂的催化性能，降低成本。
为此，第一方面，本发明提供一种金属单原子催化剂的制备方法，包括以下步骤：在冰水浴条件下，配制含有稳定剂和贵金属前驱体的前驱体混合溶液；将三氧化二铁分散于有机溶剂中，得到载体分散液；在冰水浴条件下，将所述载体分散液与所述前驱体混合溶液混合并充分搅拌，然后加入还原剂进行还原反应；所述还原反应结束后，将反应产物依次进行洗涤、干燥和热处理，即制备得到所述催化剂；其中，所述贵金属前驱体包括四氨合硝酸铂。
进一步，所述贵金属前驱体还包括下组中的一种或两种以上的组合：金前驱体(例如氯金酸、氯金酸钠、氯金酸铵或乙二胺氯化金等)、银前驱体(例如硝酸银、三氟乙酸银或乙酸银等)、钯前驱体(例如为氯化钯、硝酸钯、乙酰丙酮钯或醋酸钯等)、钌前驱体(例如氯化钌或硝酸钌等)、铑前驱体(例如氯化铑、硝酸铑或氯铑酸钠等)、铱前驱体(例如氯铱酸等)。
在一些实施方式中，本发明提供一种双金属单原子催化剂的制备方法，所述贵金属前驱体为四氨合硝酸铂和选自下组中的一种：金前驱体(例如氯金酸、氯金酸钠、氯金酸铵或乙二胺氯化金等)、银前驱体(例如硝酸银、三氟乙酸银或乙酸银等)、钯前驱体(例如为氯化钯、硝酸钯、乙酰丙酮钯或醋酸钯等)、钌前驱体(例如氯化钌或硝酸钌等)、铑前驱体(例如氯化铑、硝酸铑或氯铑酸钠等)、铱前驱体(例如氯铱酸等)。
在一些实施方式中，所述贵金属前驱体为四氨合硝酸铂和金前驱体。
在另一些实施方式中，所述贵金属前驱体为四氨合硝酸铂和银前驱体。
进一步，当所述贵金属前驱体包括四氨合硝酸铂和除铂以外其他贵金属前驱体时，除铂以外其他贵金属前驱体(以贵金属计)与四氨合硝酸铂(以铂计)的质量比为1:3-5，如1:3、1:4、1:5等。
根据本发明的制备方法，铂前驱体的种类会显著影响单原子的制备效果，特别地需要采取四氨合硝酸铂作为铂前驱体。当采用其他铂前驱体时，例如氯铂酸，则制备单原子的效果会显著变差。四氨合硝酸铂在水中电离后，[Pt(NH3)4]2-会和溶液中的OH-结合从而带上羟基，这有利于Pt基团和Fe2O3的稳定结合，从而形成单原子催化剂。
在一些实施方式中，所述三氧化二铁的比表面积为90-100m2/g。
在另一些实施方式中，所述三氧化二铁为有序介孔三氧化二铁，例如三维有序介孔三氧化二铁、二维有序介孔三氧化二铁等。
在再一些实施方式中，所述三氧化二铁为三维有序介孔三氧化二铁。
进一步，所述三维有序介孔三氧化二铁通过硬模板法制备得到。
硬模板法制备三维有序介孔三氧化二铁包括：先制备具有介孔结构的硬模板，然后将铁源溶于有机溶剂中，填充进模板里面再将模板去掉得到具有三维有序介孔结构的氧化铁。例如，可参照以下文献通过硬模板法制备得到三维有序介孔三氧化二铁：
X.H.Sun,Y.F.Shi,P.Zhang,C.M.Zheng,X.Y.Zheng,F.Zhang,Y.C.Zhang,N.J.Guan,D.Y.Zhao,D.G.Stucky.Container effect in nanocasting synthesis ofmesoporous metal oxides[J].J.Am.Chem.Soc.,2011,133:14542-14545.
F.Kleitz,S.H.Choi,R.Ryoo.Cubic Ia3d large mesoporous silica:Synthesisand replication to platinum nanowires,carbon nanorods and carbon nanotubes[J].Chem.Commun.,2003,2136-2137.
根据本发明所述的制备方法，三维有序介孔三氧化二铁的比表面积较二维片状的有序介孔三氧化二铁更大，较大的比表面积有利于贵金属进行分散，进而有利于贵金属形成单原子。
进一步，所述稳定剂为PVA(聚乙烯醇)或PVP(聚乙烯吡咯烷酮)。
进一步，所述稳定剂与四氨合硝酸铂(以铂计)的质量比为1.2-1.5：1。
进一步，配制前驱体混合溶液的具体步骤包括：在冰水浴条件下，先将稳定剂加入容器中搅拌5-10min，再加入贵金属前驱体溶液，在冰水浴条件下搅拌20-60min，即制备得到所述前驱体混合溶液。
进一步，所述贵金属前驱体溶液的浓度为0.0008-0.0012mol/L。
进一步，所述有机溶剂选自下组中的一种或两种的组合：甲醇、乙醇。
在一些实施方式中，所述有机溶剂为甲醇。
根据本发明所述的制备方法，甲醇或乙醇可以提供羟基，四氨合硝酸铂电离后，带铂的基团与羟基结合，形成带有羟基的铂基团，这样的基团在与载体结合时更有利于形成铂-氧-铁这样的化学键组合，利于单原子形成；将三氧化二铁充分分散到其中有利于三氧化二铁事先与甲醇和/或乙醇中的羟基结合，从而有更利于形成单原子。此外，本发明的制备方法采取全程冰水浴的条件，全程冰水浴可以防止稳定剂分解，有利于羟基与三氧化二铁结合形式的稳定存在，如果没有全程冰水浴极易导致无法制备出单原子。
进一步，所述还原剂为硼氢化钠水溶液。
在一些实施方式中，所述硼氢化钠水溶液的浓度为0.05-0.15mol/L，例如0.05mol/L、0.1mol/L、0.15mol/L等。
在另一些实施方式中，所述硼氢化钠与四氨合硝酸铂(以铂计)的摩尔比为4-6:1，例如4:1、5:1、6:1等。
进一步，所述硼氢化钠水溶液为现用现配。
进一步，所述还原剂的加入方式为滴加。
在一些实施方式中，所述还原剂的加入方式为在搅拌条件下滴加。
进一步，所述还原反应在搅拌条件下进行。
在一些实施方式中，所述还原反应在剧烈搅拌条件下进行。
进一步，所述剧烈搅拌指搅拌速率为500rpm(转/分钟)以上的搅拌。在一些实施方式中，所述剧烈搅拌的搅拌速率可以为500-800rpm，例如500rpm、550rpm、600rpm、650rpm、700rpm、750rpm、800rpm等。为了达到此范围的搅拌速率，可以通过对搅拌设备的档位进行调节来实现。
在另一些实施方式中，所述搅拌的时间为1-2h。
进一步，所述洗涤用去离子水进行洗涤。
进一步，所述干燥的温度为50-80℃。
进一步，所述热处理的条件包括：在氩气或氦气气氛中，于200-300℃进行热处理；所述热处理的时间为2-3h。
进一步，所述催化剂中贵金属的负载量为0.001-2％，例如0.001-0.5％、0.05-0.3％、0.01-0.5％等。
在一些实施方式中，所述催化剂中铂的负载量为0.001-0.25％，例如0.001％、0.005％、0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.09％、0.1％、0.12％、0.15％、0.16％、0.18％、0.2％、0.22％、0.23％、0.25％等。
根据本发明的技术方案，术语“负载量”具有本领域技术人员通常理解的含义，即：催化剂中某贵金属的负载量，指该贵金属占催化剂的质量百分比。
本发明的第二方面，提供一种金属单原子催化剂，其按照本发明所述的制备方法得到。
进一步，所述催化剂中，贵金属占催化剂总质量的0.001-2％(w/w)，例如0.001-0.5％、0.05-0.3％、0.01-0.5％等。
在一些实施方式中，本发明提供一种双金属单原子催化剂，其按照本发明所述的制备方法得到，而且，所述贵金属前驱体为四氨合硝酸铂和选自下组中的一种：金前驱体(例如氯金酸、氯金酸钠、氯金酸铵或乙二胺氯化金等)、银前驱体(例如硝酸银、三氟乙酸银或乙酸银等)、钯前驱体(例如为氯化钯、硝酸钯、乙酰丙酮钯或醋酸钯等)、钌前驱体(例如氯化钌或硝酸钌等)、铑前驱体(例如氯化铑、硝酸铑或氯铑酸钠等)、铱前驱体(例如氯铱酸等)。
本发明的第三方面，提供本发明所述的催化剂在用于催化挥发性有机物氧化方面的用途。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
(1)本发明提供一种金属单原子催化剂的制备方法，可将负载的贵金属的颗粒尺寸降低为单原子，使每一个原子都能参与反应，显著提高贵金属的利用效率，提高负载贵金属催化剂的催化性能，降低其成本。
(2)本发明首次提出了一种双金属单原子催化剂的制备方法以及相应的双金属单原子催化剂，两种贵金属单原子之间及贵金属单原子和载体之间具有多重协同作用，这显著提高了催化剂对挥发性有机物的催化效率。特别是还提出了一种同时负载金、铂双金属单原子催化剂，其在催化甲醇、苯等挥发性有机物时具有极高的催化效率。
(3)根据本发明的制备方法，将贵金属前驱体和载体充分混合均匀后，采取了溶液还原的方法。相对于先干燥再氢气还原的方法，本发明的方法更为安全环保，所需的能量更少，并且方法更加简单。另外在溶液中在搅拌状态下进行还原，还原剂与被还原物接触更加充分；而先干燥再进行还原的步骤可能导致部分催化剂不能与氢气充分接触而未被还原。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明制备得到的催化剂的X射线衍射图；
图2为本发明制备得到的催化剂的普通透射电镜照片；
图3为本发明制备得到的催化剂的高分辨暗场透射电镜照片；
图4为本发明制备得到的催化剂的甲醇催化活性检测结果；
图5为本发明制备得到的催化剂的苯催化活性检测结果。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
除非特殊说明，以下实施例所用试剂均可通过商购途径获取。其中，甲醇采用分析纯试剂；三维有序介孔三氧化二铁(meso-Fe2O3)根据硬模板法制备得到，其比表面积为91.2m2/g。
说明：以下实施例中提供各催化剂的缩写，其中，“/”左侧示出了催化剂所负载的金属，“/”右侧示出了催化剂的载体；金属元素左侧数字表示该金属占催化剂总质量的百分比；金属元素右下角标为“1”，则表示该金属以单原子形式存在于催化剂中，金属元素右下角标为“NP”，则表示该金属以纳米粒子形式存在于催化剂中。
实施例1
本实施例提供负载金单原子和铂单原子的催化剂(0.02Au10.06Pt1/meso-Fe2O3)，其制备方法如下：
(1)将0.25g三维有序介孔三氧化二铁分散于5mL甲醇溶液中，备用；
(2)在冰水浴条件下，先将一定量的聚乙烯醇(PVA)加入到圆底烧瓶中搅拌5min，再加入0.77mL的0.001mol/L浓度的四氨合硝酸铂溶液和0.25mL的0.001mol/L浓度的氯金酸溶液，在冰水浴条件下磁力搅拌30min，其中PVA/Pt质量比＝1.2：1.0；然后加入步骤(1)得到的三维有序介孔三氧化二铁的甲醇分散液，搅拌4h；随后缓慢滴加0.1mol/L NaBH4水溶液(NaBH4/Pt摩尔比为4.0：1.0)，搅拌1h后将所得混合溶液离心，用去离子水洗涤，在50℃下干燥；最后将干燥产物置于200℃氩气气氛中热处理3h，即制备得到0.02Au10.06Pt1/meso-Fe2O3催化剂。
实施例2
本实施例提供负载金单原子和铂单原子的催化剂(0.07Au10.23Pt1/meso-Fe2O3)，其制备方法如下：
(1)将0.25g三维有序介孔三氧化二铁分散于5mL甲醇溶液中，备用；
(2)在冰水浴条件下，先将一定量的聚乙烯醇(PVA)加入到圆底烧瓶中搅拌5min，再加入2.95mL的0.001mol/L浓度的四氨合硝酸铂溶液和0.89mL的0.001mol/L浓度的氯金酸溶液，在冰水浴条件下磁力搅拌30min，其中PVA/Pt质量比＝1.5：1.0；然后加入步骤(1)得到的三维有序介孔三氧化二铁的甲醇分散液，搅拌4h；随后缓慢滴加0.1mol/L NaBH4水溶液(NaBH4/Pt摩尔比为5.0：1.0)，搅拌1h后将所得混合溶液离心，用去离子水洗涤，在70℃下干燥；最后将干燥产物置于250℃氩气气氛中热处理2.2h，即制备得到0.07Au10.23Pt1/meso-Fe2O3催化剂。
实施例3
本实施例提供负载银单原子和铂单原子的催化剂(0.07Ag10.22Pt1/meso-Fe2O3)，其制备方法如下：
(1)将0.25g三维有序介孔三氧化二铁分散于5mL甲醇溶液中，备用；
(2)在冰水浴条件下，先将一定量的聚乙烯醇(PVA)加入到圆底烧瓶中搅拌5min，再加入2.94mL的0.001mol/L浓度的四氨合硝酸铂溶液和1.62mL的0.001mol/L浓度的硝酸银溶液，在冰水浴条件下磁力搅拌30min，其中PVA/Pt质量比＝1.5：1.0；然后加入步骤(1)得到的三维有序介孔三氧化二铁的甲醇分散液，搅拌4h；随后缓慢滴加0.1mol/L NaBH4水溶液(NaBH4/Pt摩尔比为6.0：1.0)，搅拌2h后将所得混合溶液离心，用去离子水洗涤，在80℃下干燥；最后将干燥产物置于250℃氩气气氛中热处理2.5h，即制备得到0.07Ag10.22Pt1/meso-Fe2O3催化剂。
对比例1
本对比例提供负载金纳米粒子和铂单原子的催化剂(0.89AuNP0.06Pt1/meso-Fe2O3)，其制备方法如下：
(1)先制备负载金纳米粒子的催化剂(0.89AuNP/meso-Fe2O3)，其制备方法如下：
先将一定量的PVA与0.001mol/L浓度的HAuCl4在冰水浴条件下磁力搅拌30min，再迅速加入一定量的0.1mol/L NaBH4水溶液(其中，PVA/Au质量比为1.2：1.0，NaBH4/Au的摩尔比为5.0：1.0)。再加入一定量的meso-Fe2O3，慢速搅拌6h后，将所得混合溶液抽滤，用去离子水洗涤，在80℃干燥后，将干燥产物置于200℃氩气气氛中热处理2h，即制得0.89AuNP/meso-Fe2O3催化剂，将其用于步骤(2)。
(2)将0.25g的0.89AuNP/meso-Fe2O3催化剂分散于5mL甲醇溶液中，备用；
(3)在冰水浴条件下，先将一定量的PVA加入到圆底烧瓶中搅拌5min，再加入0.77mL的0.001mol/L浓度的Pt(NH3)4(NO3)2，在冰水浴条件下磁力搅拌30min，其中PVA/Pt质量比＝1.2：1.0。然后加入步骤(2)制备得到的0.89AuNP/meso-Fe2O3的甲醇分散液，搅拌4h。随后缓慢滴加0.1mol/L NaBH4水溶液(NaBH4/Pt摩尔比为5.0：1.0)。搅拌1h后将所得混合溶液离心，用去离子水洗涤，在80℃下干燥。最后将干燥产物置于200℃氩气气氛中热处理2h，即制得0.89AuNP0.06Pt1/meso-Fe2O3催化剂。
对比例2
本对比例提供负载金纳米粒子的催化剂(0.92AuNP/meso-Fe2O3)，其制备方法如下：
先将一定量的PVA与11.67mL的0.001mol/L浓度的HAuCl4在冰水浴条件下磁力搅拌30min，再迅速加入一定量的0.1mol/L NaBH4水溶液(其中，PVA/Au质量比为1.2：1.0，NaBH4/Au摩尔比为5.0：1.0)。再加入0.25g的meso-Fe2O3，慢速搅拌6h后，将所得混合溶液抽滤，用去离子水洗涤，在80℃干燥后，最后将干燥产物置于200℃氩气气氛中热处理2h，即制得0.92AuNP/meso-Fe2O3催化剂。
对比例3
本对比例提供负载金纳米粒子的催化剂(0.28AuNP/meso-Fe2O3)，其制备方法除meso-Fe2O3的用量外，与对比例2相同。
对比例4
本对比例提供负载铂纳米粒子的催化剂(0.25PtNP/meso-Fe2O3)，其制备方法如下：
在冰水浴条件下，先将一定量的PVA加入到圆底烧瓶中搅拌5min，再加入一定量的0.01mol/L浓度的Pt(NH3)4(NO3)2在冰水浴条件下磁力搅拌30min，再迅速加入0.1mol/LNaBH4水溶液(其中，PVA/Pt质量比为1.2:1.0，NaBH4/Pt摩尔比为5.0:1.0)。然后加入一定量meso-Fe2O3搅拌6h后，将所得混合溶液抽滤，用去离子水洗涤，在80℃干燥后，最后将干燥产物置于200℃氩气气氛中热处理2h，即制得0.25PtNP/meso-Fe2O3催化剂。
对比例5
本对比例提供负载银纳米粒子的催化剂(0.29AgNP/meso-Fe2O3)，其制备方法如下：
在冰水浴条件下，先将一定量的PVA加入到圆底烧瓶中搅拌5min，再加入一定量的0.01mol/L浓度的Pt(NH3)4(NO3)2在冰水浴条件下磁力搅拌30min，再迅速加入0.1mol/LNaBH4水溶液(其中，PVA/Pt质量比为1.2:1.0，NaBH4/Pt摩尔比为5.0:1.0)。然后加入一定量meso-Fe2O3搅拌6h，再将所得混合溶液抽滤，用去离子水洗涤，在80℃干燥后，最后将干燥产物置于200℃氩气气氛中热处理2h，即制得0.29AgNP/meso-Fe2O3催化剂。
实验例1
对实施例1、对比例1、对比例2制备得到的催化剂以及三维有序介孔三氧化二铁进行X射线衍射分析，得到的X射线衍射图(XRD图)如图1所示，其中，位于1度附近的衍射峰表明形成了三维有序介孔结构。
实验例2
对三维有序介孔三氧化二铁和实施例1制备得到的催化剂进行透射电镜成像；得到的透射电镜照片如图2所示，其中，(a)(b)(c)为三维有序介孔三氧化二铁的透射电镜照片，(d)(e)(f)为实施例1制备得到的负载有金、铂双金属单原子的三维有序介孔三氧化二铁催化剂的透射电镜照片。
对实施例1制备得到的催化剂进行高分辨暗场透射电镜成像，得到的高分辨暗场透射电镜照片如图3所示，其中，圈出的亮点即为单原子。
实验例3
本实验例对实施例1、对比例1和对比例2制备得到的催化剂进行甲醇催化活性检测，同时以三维有序介孔三氧化二铁作为对照，具体步骤如下：
将各催化剂分别进行压片过筛，制成200目大小的催化剂颗粒，将0.1g的催化剂填充到固定床反应管中，将反应管置于加热炉体内，反应管与含有甲醇的反应气路连接。通过对催化剂进行梯度加热催化氧化甲醇气体，利用色谱判断不同温度下催化氧化甲醇的转化率。检测结果见图4所示，根据图4可知，本发明制备的双金属单原子催化剂具有较佳的甲醇催化活性。
实验例4
本实验例对实施例2-3、对比例3-5制备得到的催化剂进行苯催化活性检测，同时以三维有序介孔三氧化二铁作为对照。除待测气体为苯以外，其余步骤同实验例3。检测结果如图5所示，根据图5可知，本发明制备的双金属单原子催化剂具有较佳的苯催化活性，特别是负载铂、金双金属单原子的催化剂的催化活性显著更优。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉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，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种金属单原子催化剂的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：在冰水浴条件下，配制含有稳定剂和贵金属前驱体的前驱体混合溶液；将三氧化二铁分散于有机溶剂中，得到载体分散液；在冰水浴条件下，将所述载体分散液与所述前驱体混合溶液混合并充分搅拌，然后加入还原剂进行还原反应；所述还原反应结束后，将反应产物依次进行洗涤、干燥和热处理，即制备得到所述催化剂；其中，所述贵金属前驱体包括四氨合硝酸铂。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述贵金属前驱体还包括下组中的一种或两种以上的组合：金前驱体、银前驱体、钯前驱体、钌前驱体、铑前驱体、铱前驱体。
优选地，除铂以外其他贵金属前驱体(以贵金属计)与四氨合硝酸铂(以铂计)的质量比为1:3-5。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述三氧化二铁的比表面积为90-100m2/g；优选地，所述三氧化二铁为有序介孔三氧化二铁，例如三维有序介孔三氧化二铁或二维有序介孔三氧化二铁。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述稳定剂为聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮；
优选地，所述稳定剂与四氨合硝酸铂(以铂计)的质量比为1.2-1.5：1。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，配制前驱体混合溶液的步骤包括：在冰水浴条件下，先将稳定剂加入容器中搅拌，再加入贵金属前驱体溶液并在冰水浴条件下进行搅拌，即制备得到所述前驱体混合溶液；
优选地，所述贵金属前驱体溶液的浓度为0.0008-0.0012mol/L。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂选自下组中的一种或两种的组合：甲醇、乙醇；
优选地，所述还原剂为硼氢化钠水溶液；
优选地，所述硼氢化钠水溶液的浓度为0.05-0.15mol/L；
优选地，所述硼氢化钠与四氨合硝酸铂(以铂计)的摩尔比为4-6:1；
优选地，所述硼氢化钠水溶液为现用现配；
优选地，所述还原剂的加入方式为滴加；
优选地，所述还原反应在搅拌条件下进行；
优选地，所述还原反应的搅拌时间为1-2h。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，用去离子水进行所述洗涤；
优选地，所述干燥的温度为50-80℃；
优选地，所述热处理的条件包括：在氩气或氦气气氛中，于200-300℃进行热处理；所述热处理的时间为2-3h。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂中贵金属的负载量为0.001-2％。
9.一种金属单原子催化剂，其特征在于，其按照权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到。
10.权利要求9所述的催化剂在用于催化挥发性有机物氧化方面的用途。
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| CN202110621283.1A CN113289634A (zh) | 2021-06-03 | 2021-06-03 | 催化氧化VOCs的金属单原子催化剂及其制备方法 |
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| CN202110621283.1A CN113289634A (zh) | 2021-06-03 | 2021-06-03 | 催化氧化VOCs的金属单原子催化剂及其制备方法 |
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| CN202110621283.1A Pending CN113289634A (zh) | 2021-06-03 | 2021-06-03 | 催化氧化VOCs的金属单原子催化剂及其制备方法 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114774974A (zh) * | 2022-04-24 | 2022-07-22 | 上海电力大学 | 一种碳纳米盒负载钴单原子全电解水催化剂的制备方法 |
| CN116273007A (zh) * | 2023-03-17 | 2023-06-23 | 华侨大学 | 一种Pt NPs/Fe2O3 hexagon催化剂的制备方法及其应用 |
Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN108906039A (zh) * | 2018-03-05 | 2018-11-30 | 浙江工业大学 | 一种低负载量金催化剂及其制备方法与其在催化氧化甲苯中的应用 |
| CN109201048A (zh) * | 2018-10-19 | 2019-01-15 | 清华大学深圳研究生院 | 一种单原子催化剂及其制备方法 |
| CN110681397A (zh) * | 2019-09-03 | 2020-01-14 | 广东工业大学 | 一种银钯/三氧化二铁催化剂及其制备方法与应用 |
-
2021
- 2021-06-03 CN CN202110621283.1A patent/CN113289634A/zh active Pending
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| CN114774974B (zh) * | 2022-04-24 | 2023-10-20 | 上海电力大学 | 一种碳纳米盒负载钴单原子全电解水催化剂的制备方法 |
| CN116273007A (zh) * | 2023-03-17 | 2023-06-23 | 华侨大学 | 一种Pt NPs/Fe2O3 hexagon催化剂的制备方法及其应用 |
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