CN115178284B - 一种负载铂纳米颗粒的复合载体材料及其制备方法和应用 - Google Patents
一种负载铂纳米颗粒的复合载体材料及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115178284B CN115178284B CN202210896232.4A CN202210896232A CN115178284B CN 115178284 B CN115178284 B CN 115178284B CN 202210896232 A CN202210896232 A CN 202210896232A CN 115178284 B CN115178284 B CN 115178284B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carrier material
- composite carrier
- mxene
- tio
- 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.)
- Active
Links
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 81
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 title claims abstract description 48
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 48
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 34
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 69
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 29
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 13
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 12
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 8
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims description 8
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 claims description 8
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 8
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 7
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 abstract description 51
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 abstract description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 abstract description 5
- UQZIWOQVLUASCR-UHFFFAOYSA-N alumane;titanium Chemical compound [AlH3].[Ti] UQZIWOQVLUASCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 238000001354 calcination Methods 0.000 abstract description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 abstract description 2
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 abstract description 2
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 abstract description 2
- QPJSUIGXIBEQAC-UHFFFAOYSA-N n-(2,4-dichloro-5-propan-2-yloxyphenyl)acetamide Chemical compound CC(C)OC1=CC(NC(C)=O)=C(Cl)C=C1Cl QPJSUIGXIBEQAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 abstract 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 abstract 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 26
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 11
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 9
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 4
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 4
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 3
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 3
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- 229910002706 AlOOH Inorganic materials 0.000 description 1
- 208000000059 Dyspnea Diseases 0.000 description 1
- 206010013975 Dyspnoeas Diseases 0.000 description 1
- 206010015946 Eye irritation Diseases 0.000 description 1
- 208000010505 Nose Neoplasms Diseases 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- -1 carpet Substances 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 231100000013 eye irritation Toxicity 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002135 nanosheet Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 1
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 1
- 239000011120 plywood Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002336 sorption--desorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 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
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/20—Carbon compounds
- B01J27/22—Carbides
-
- 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
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/391—Physical properties of the active metal ingredient
- B01J35/393—Metal or metal oxide crystallite size
-
- 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
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/40—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by dimensions, e.g. grain size
-
- 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
- B01J37/16—Reducing
- B01J37/18—Reducing with gases containing free hydrogen
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F8/00—Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying
- F24F8/10—Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying by separation, e.g. by filtering
- F24F8/15—Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying by separation, e.g. by filtering by chemical means
- F24F8/167—Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying by separation, e.g. by filtering by chemical means using catalytic reactions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2258/00—Sources of waste gases
- B01D2258/06—Polluted air
-
- 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
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/30—Capture or disposal of greenhouse gases of perfluorocarbons [PFC], hydrofluorocarbons [HFC] or sulfur hexafluoride [SF6]
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种负载铂纳米颗粒的复合载体材料及其制备方法和应用，本发明首次采用了Ti3C2(MXene)基复合载体作为负载铂纳米粒子的催化剂载体，用于在低温下催化降解甲醛，本发明先采用氢氟酸(HF)刻蚀钛碳化铝(Ti3AlC2)得到Ti3C2粉末，然后进行退火处理，得到TiO2/Ti3C2复合载体，Ti3C2(MXene)手风琴纳米片层结构可以提供足够的空间锚定铂纳米颗粒，使催化剂分散更均匀；煅烧后，Ti3C2(MXene)的表面变得粗糙，这是因为TiO2在原位生成并嵌入Ti3C2(MXene)层之间，此外，Ti3C2(MXene)部分转化为TiO2也可能导致Ti3C2(MXene)层间距的增加，并且在空气气氛中氧化Ti3C2(MXene)材料可以显著改善相应催化剂的低温降解甲醛性能。
Description
技术领域
本发明涉及贵金属催化剂载体材料制备技术领域，具体涉及一种负载铂纳米颗粒的复合载体材料及其制备方法和应用。
背景技术
甲醛是室内空气中一种最主要的污染物，通常来源于建筑材料的胶合板、纺织品、地毯、粘合剂等，甲醛暴露会严重影响人们的健康，能造成眼部刺激、呼吸困难甚至鼻癌，因此，在常温下消除甲醛是一个急需解决的问题。
迄今为止，关于贵金属催化剂的开发已有许多报道，催化剂载体的优化也是提高催化剂催化活性的最有效策略之一。近年来，研究人员已经探索了多种譬如二氧化钛(TiO2)、二氧化铈(CeO2)、氧化铝(Al2O3)以及二氧化硅(SiO2)材料，它们是室温下有效去除甲醛(HCHO)的潜在载体，此外，研究人员还研究了一些复合载体，如二氧化钛/二氧化硅(TiO2/SiO2)和二氧化铈/水合氧化铝(CeO2/AlOOH)等，在这些材料中，二氧化钛(TiO2)被认为是室温下降解甲醛(HCHO)非常有效的催化载体，相应地，负载铂纳米粒子的二氧化钛(TiO2)通常被用作大多数低温甲醛分解研究的参考。
探索新的载体仍然是改善甲醛(HCHO)降解催化剂性能的有效策略，近年来，MXene作为一种层状二维结构，在电化学、超级电容器、光催化等领域受到广泛关注，在MXene家族所有的材料中，碳化钛(Ti3C2)是研究最广泛的材料之一，这是因为通过对MAX相材料钛碳化铝(Ti3AlC2)进行简单的蚀刻处理，所得Ti3C2(MXene)的表面可以很容易地与一些官能团(如-OH、-O、-F等)结合，这在催化剂的反应相关因素，即贵金属的分散、反应物的吸附/解吸等方面起到了重要作用，许多研究表明，催化剂表面富含-OH，-O可以促进甲醛的氧化，因此，Ti3C2(MXene)非常适合作为甲醛(HCHO)降解的载体，然而，MXene材料在用于甲醛(HCHO)低温降解的实验研究鲜有报道。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种负载铂纳米颗粒的复合载体材料，具有甲醛低温降解催化性能，铂纳米颗粒在5nm左右，碳化钛纳米片厚度在7nm左右，铂纳米颗粒均匀负载在碳化钛上。
为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：
一种负载铂纳米颗粒的复合载体材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)Ti3C2粉末的制备：将Ti3AlC2黑色粉末加入到氢氟酸溶液中进行刻蚀，待刻蚀完成后，进行离心、洗涤、干燥，即得到Ti3C2粉末；
(2)TiO2/Ti3C2复合载体材料的制备：将步骤(1)得到的Ti3C2粉末置于马弗炉中进行退火处理，即得到TiO2/Ti3C2复合载体材料；
(3)负载铂纳米颗粒的复合载体材料的制备：将氯铂酸溶液加入到步骤(2)所得到的TiO2/Ti3C2复合载体材料中，混合均匀，老化后干燥，然后置于氢气气氛中进行还原反应，即得到负载铂纳米颗粒的复合载体材料。
优选的，步骤(1)中，Ti3AlC2黑色粉末与氢氟酸溶液的质量比为4-6:100。
优选的，步骤(1)中，所述氢氟酸溶液的质量分数为40-50％。
优选的，步骤(1)中，刻蚀时间为48-72h。
优选的，步骤(2)中，退火处理温度为150-500℃，退火处理时间为2-4h。
优选的，步骤(3)中，所述氯铂酸溶液与TiO2/Ti3C2复合载体材料的质量比为2-4:100。
优选的，步骤(3)中，所述氯铂酸溶液的质量浓度为0.04-0.08g/mL。
优选的，步骤(3)中，还原反应的温度为250-400℃，还原反应的时间为2-3h。
本发明提供由上述制备方法所制备得到的负载铂纳米颗粒的复合载体材料。
本发明还提供上述负载铂纳米颗粒的复合载体材料在低温降解甲醛中的应用。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明首次采用了Ti3C2(MXene)基复合载体作为负载铂纳米粒子的催化剂载体，用于在低温下催化降解甲醛，本发明先采用氢氟酸(HF)刻蚀钛碳化铝(Ti3AlC2)得到Ti3C2粉末，然后进行退火处理，得到TiO2/Ti3C2复合载体，Ti3C2(MXene)手风琴纳米片层结构可以提供足够的空间锚定铂纳米颗粒，使催化剂分散更均匀；煅烧后，Ti3C2(MXene)的表面变得粗糙，这是因为TiO2在原位生成并嵌入Ti3C2(MXene)层之间，此外，Ti3C2(MXene)部分转化为TiO2也可能导致Ti3C2(MXene)层间距的增加，并且在空气气氛中氧化Ti3C2(MXene)材料可以显著改善相应催化剂的低温降解甲醛性能。
(2)本发明使用二氧化钛/碳化钛(TiO2/Ti3C2)复合载体、氯铂酸以及使用氢气还原法得到负载铂纳米颗粒的复合载体材料(Pt/TiO2/Ti3C2)，本发明所制备材料的低温降解甲醛性能显著，具有比较广阔的产业化前景。
(3)本发明首次采用二氧化钛/碳化钛(TiO2/Ti3C2)复合载体作为低温降解甲醛催化剂的负载物，相比使用单一TiO2为负载物，负载空间更大，活性更好。
附图说明
图1为本发明实施例1-3以及对比例1所制备产品的XRD图；
图2为本发明实施例1-3以及对比例1所制备产品的SEM图，其中(a)为Pt/MXene，(b)为Pt/MXene-150，(c)为Pt/MXene-250，(d)为Pt/MXene-350；
图3为本发明实施例1的步骤(1)中所得到的Ti3C2(MXene)的TEM图；
图4为本发明实施例2所制备的Pt/MXene-250的TEM图；
图5为本发明实施例1-3以及对比例1-2对甲醛的吸附性能图。
具体实施方式
以下通过具体较佳实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明并不仅限于以下的实施例。
需要说明的是，无特殊说明外，本发明中涉及到的化学试剂均通过商业渠道购买。
实施例1
一种负载铂纳米颗粒的复合载体材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)Ti3C2粉末的制备：在10min内将2.4gTi3AlC2黑色粉末缓慢添加到50g，40wt％的氢氟酸溶液中，刻蚀48h，待刻蚀完成后，将上述溶液倒入离心管中，以3500rpm离心5min，然后洗涤，再离心，收集的沉淀在60℃真空中干燥12h，即得到Ti3C2粉末；
(2)TiO2/Ti3C2复合载体材料的制备：将步骤(1)得到的Ti3C2粉末置于马弗炉中，在150℃下退火处理2h，即得到TiO2/Ti3C2复合载体材料；
(3)负载铂纳米颗粒的复合载体材料的制备：将200μl浓度为0.04g/mL的氯铂酸溶液加入到0.3g步骤(2)所得到的TiO2/Ti3C2复合载体材料中，混合均匀，老化6h，在60℃下真空干燥12h，然后置于氢气气氛中，在250℃下还原2h，即得到负载铂纳米颗粒的复合载体材料。
本实施例得到的样品记为Pt/MXene-150。
实施例2
一种负载铂纳米颗粒的复合载体材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)Ti3C2粉末的制备：在10min内将2.4gTi3AlC2黑色粉末缓慢添加到50g，40wt％的氢氟酸溶液中，刻蚀48h，待刻蚀完成后，将上述溶液倒入离心管中，以3500rpm离心5min，然后洗涤，再离心，收集的沉淀在60℃真空中干燥12h，即得到Ti3C2粉末；
(2)TiO2/Ti3C2复合载体材料的制备：将步骤(1)得到的Ti3C2粉末置于马弗炉中，在250℃下退火处理2h，即得到TiO2/Ti3C2复合载体材料；
(3)负载铂纳米颗粒的复合载体材料的制备：将200μl浓度为0.04g/mL的氯铂酸溶液加入到0.3g步骤(2)所得到的TiO2/Ti3C2复合载体材料中，混合均匀，老化6h，在60℃下真空干燥12h，然后置于氢气气氛中，在250℃下还原2h，即得到负载铂纳米颗粒的复合载体材料。
本实施例得到的样品记为Pt/MXene-250。
实施例3
一种负载铂纳米颗粒的复合载体材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)Ti3C2粉末的制备：在10min内将2.4gTi3AlC2黑色粉末缓慢添加到50g，40wt％的氢氟酸溶液中，刻蚀48h，待刻蚀完成后，将上述溶液倒入离心管中，以3500rpm离心5min，然后洗涤，再离心，收集的沉淀在60℃真空中干燥12h，即得到Ti3C2粉末；
(2)TiO2/Ti3C2复合载体材料的制备：将步骤(1)得到的Ti3C2粉末置于马弗炉中，在350℃下退火处理2h，即得到TiO2/Ti3C2复合载体材料；
(3)负载铂纳米颗粒的复合载体材料的制备：将200μl浓度为0.04g/mL的氯铂酸溶液加入到0.3g步骤(2)所得到的TiO2/Ti3C2复合载体材料中，混合均匀，老化6h，在60℃下真空干燥12h，然后置于氢气气氛中，在250℃下还原2h，即得到负载铂纳米颗粒的复合载体材料。
本实施例得到的样品记为Pt/MXene-350。
对比例1
一种负载铂纳米颗粒的载体材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)Ti3C2粉末的制备：在10min内将2.4gTi3AlC2黑色粉末缓慢添加到50g，40wt％的氢氟酸溶液中，刻蚀48h，待刻蚀完成后，将上述溶液倒入离心管中，以3500rpm离心5min，然后洗涤，再离心，收集的沉淀在60℃真空中干燥12h，即得到Ti3C2粉末；
(2)负载铂纳米颗粒的载体材料的制备：将200μl浓度为0.04g/mL的氯铂酸溶液加入到0.3g步骤(1)所得到的Ti3C2粉末中，混合均匀，老化6h，在60℃下真空干燥12h，然后置于氢气气氛中，在250℃下还原2h，即得到负载铂纳米颗粒的载体材料。
本对比例得到的样品记为Pt/MXene。
对比例2
一种负载铂纳米颗粒的载体材料的制备方法，包括如下步骤：
将200μl浓度为0.04g/mL的氯铂酸溶液加入到0.3g步骤(1)所得到的纳米二氧化钛(P25)粉末中，混合均匀，老化6h，在60℃下真空干燥12h，然后置于氢气气氛中，在250℃下还原2h，即得到负载铂纳米颗粒的载体材料。
本对比例得到的样品记为Pt/P25。
将实施例1-3以及对比例1-2所制备得到的产品进行甲醛降解性能测试，具体实验过程如下：
将0.1g催化剂放入直径为8mm的石英管反应器中，将混合气体引入石英管，总气体流量包含320ppm HCHO、20vol％O2和平衡气体(N2)，混合气体的相对湿度(RH％)在35％，通过加热炉将反应温度控制在100℃，最后，根据入口和出口HCHO的浓度变化，计算出相应催化剂的甲醛转化率。
实验结果如图5所示，从图中可以看出所有催化剂的HCHO催化活性均随温度的升高而升高，Mxene基催化剂经氧化处理后，在室温下表现出更优异的HCHO降解性能，随着焙烧温度的升高，催化剂的性能先升高后降低，Pt/MXene-250的初始反应速率是原始Pt/Mxene的四倍，本实施例所制备的MXene基催化剂在焙烧后的甲醛分解活性都得到了提高。
最后需要说明的是：以上实施例不以任何形式限制本发明。对本领域技术人员来说，在本发明基础上，可以对其作一些修改和改进。因此，凡在不偏离本发明精神的基础上所做的任何修改或改进，均属于本发明要求保护的范围之内。
Claims (8)
1.一种负载铂纳米颗粒的复合载体材料在低温降解甲醛中的应用，其特征在于，负载铂纳米颗粒的复合载体材料的制备方法如下：
(1)Ti3C2粉末的制备：将Ti3AlC2黑色粉末加入到氢氟酸溶液中进行刻蚀，待刻蚀完成后，进行离心、洗涤、干燥，即得到Ti3C2粉末；
(2)TiO2/Ti3C2复合载体材料的制备：将步骤(1)得到的Ti3C2粉末置于马弗炉中进行退火处理，即得到TiO2/Ti3C2复合载体材料；
(3)负载铂纳米颗粒的复合载体材料的制备：将氯铂酸溶液加入到步骤(2)所得到的TiO2/Ti3C2复合载体材料中，混合均匀，老化后干燥，然后置于氢气气氛中进行还原反应，即得到负载铂纳米颗粒的复合载体材料。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤(1)中，Ti3AlC2黑色粉末与氢氟酸溶液的质量比为4-6:100。
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤(1)中，所述氢氟酸溶液的质量分数为40-50％。
4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤(1)中，刻蚀时间为48-72h。
5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤(2)中，退火处理温度为150-500℃，退火处理时间为2-4h。
6.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤(3)中，所述氯铂酸溶液与TiO2/Ti3C2复合载体材料的质量比为2-4:100。
7.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤(3)中，所述氯铂酸溶液的质量浓度为0.04-0.08g/mL。
8.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤(3)中，还原反应的温度为250-400℃，还原反应的时间为2-3h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210896232.4A CN115178284B (zh) | 2022-07-28 | 2022-07-28 | 一种负载铂纳米颗粒的复合载体材料及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210896232.4A CN115178284B (zh) | 2022-07-28 | 2022-07-28 | 一种负载铂纳米颗粒的复合载体材料及其制备方法和应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115178284A CN115178284A (zh) | 2022-10-14 |
| CN115178284B true CN115178284B (zh) | 2024-01-23 |
Family
ID=83520786
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210896232.4A Active CN115178284B (zh) | 2022-07-28 | 2022-07-28 | 一种负载铂纳米颗粒的复合载体材料及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115178284B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116060069A (zh) * | 2023-03-01 | 2023-05-05 | 大连大学 | 一种MXene负载铜基催化剂及其制备方法和应用 |
| CN117065772B (zh) * | 2023-10-13 | 2023-12-29 | 烟台大学 | 基于Mxene的负载型贵金属催化剂制备方法及应用 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004167370A (ja) * | 2002-11-20 | 2004-06-17 | Japan Atom Energy Res Inst | 高活性光触媒炭素ドープ二酸化チタンとその作製方法 |
| JP2013127869A (ja) * | 2011-12-16 | 2013-06-27 | Univ Of Miyazaki | 燃料電池用白金・チタン酸化物・チタンカーバイド複合触媒及びその製造方法、並びに当該複合触媒を用いた燃料電池用膜・電極接合体 |
| CN105363483A (zh) * | 2015-12-09 | 2016-03-02 | 陕西科技大学 | 一种二氧化钛纳米线/二维层状碳化钛复合材料的制备方法 |
| CN107537540A (zh) * | 2017-08-28 | 2018-01-05 | 浙江工业大学 | 一种MXene(Ti3C2)负载钯催化剂及其制备方法和应用 |
| CN109289895A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-02-01 | 青岛科技大学 | 一种多孔网状g-C3N4负载TiO2复合纳米材料的制备方法 |
| CN112920055A (zh) * | 2021-02-01 | 2021-06-08 | 重庆工商大学 | 一种可见光催化硝基芳烃与羧酸一锅加氢和酰胺化方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109317179B (zh) * | 2018-10-22 | 2020-09-08 | 苏州大学 | 二维氮掺杂碳基二氧化钛复合材料及其制备方法与在降解去除水中有机污染物中的应用 |
-
2022
- 2022-07-28 CN CN202210896232.4A patent/CN115178284B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004167370A (ja) * | 2002-11-20 | 2004-06-17 | Japan Atom Energy Res Inst | 高活性光触媒炭素ドープ二酸化チタンとその作製方法 |
| JP2013127869A (ja) * | 2011-12-16 | 2013-06-27 | Univ Of Miyazaki | 燃料電池用白金・チタン酸化物・チタンカーバイド複合触媒及びその製造方法、並びに当該複合触媒を用いた燃料電池用膜・電極接合体 |
| CN105363483A (zh) * | 2015-12-09 | 2016-03-02 | 陕西科技大学 | 一种二氧化钛纳米线/二维层状碳化钛复合材料的制备方法 |
| CN107537540A (zh) * | 2017-08-28 | 2018-01-05 | 浙江工业大学 | 一种MXene(Ti3C2)负载钯催化剂及其制备方法和应用 |
| CN109289895A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-02-01 | 青岛科技大学 | 一种多孔网状g-C3N4负载TiO2复合纳米材料的制备方法 |
| CN112920055A (zh) * | 2021-02-01 | 2021-06-08 | 重庆工商大学 | 一种可见光催化硝基芳烃与羧酸一锅加氢和酰胺化方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| TiO2-Ti3C2 Composites with Pt Decoration as Efficient Photocatalysts for Ethylene Oxidation under Near Infrared Light Irradiation;ZHANG Liu-Xian et al.;Chinese J. Struct. Chem.;第37卷(第9期);摘要、第1458页右栏倒数第1-3段、第1459页左栏第1段 * |
| 碳化钛及其衍生物在环境光催化领域的应用;赵福磊等;中国粉体技术;第28卷(第1期);第132页1.3 Ti3C2衍生物的制备方法 * |
| 魏保志.专利检索之道.知识产权出版社,2019,(第1版),第45页第3段. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115178284A (zh) | 2022-10-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN115178284B (zh) | 一种负载铂纳米颗粒的复合载体材料及其制备方法和应用 | |
| EP2039425B1 (en) | Process for production of an exhaust gas clean-up catalyst | |
| CN107398272B (zh) | 一种甲醛室温催化用复合载体催化剂及其制备方法 | |
| EP2683467B1 (en) | Exhaust gas purification catalyst | |
| EP2505262B1 (en) | Complex oxide, method for producing same and exhaust gas purifying catalyst | |
| CN103071489A (zh) | 室温消除甲醛的负载型活性炭催化材料及制备方法 | |
| CN113649022B (zh) | 一种用于有机挥发性废气催化燃烧的催化剂及其制备方法 | |
| CN112264016B (zh) | 用于甲醛催化氧化的高缺陷四氧化三钴催化剂及其制备方法和应用 | |
| WO2012005375A1 (ja) | 排気ガス浄化用触媒及びその製造方法 | |
| CN112452326A (zh) | 铜黑钛催化剂的制备方法及其在选择性催化氧化脱硝中的应用 | |
| CN113996293B (zh) | 铈镧固溶体负载铱催化剂、其制备方法及应用 | |
| JP5003954B2 (ja) | 排ガス浄化用酸化触媒、その製造方法、および排ガス浄化用酸化触媒を用いた排ガスの浄化方法 | |
| CN112742417B (zh) | 一种贵金属催化剂及其制备方法和应用 | |
| WO2014057839A1 (ja) | 複合酸化物の製造方法及び複合酸化物触媒 | |
| CN113042039A (zh) | 一种钯基催化剂、其制备方法及应用 | |
| JP4298071B2 (ja) | 排ガス浄化材及びその製造方法 | |
| CN110026190B (zh) | 一种铈锆复合氧化物及其在催化nox还原反应中的应用 | |
| CN113877605A (zh) | 一种低温氧化co的催化剂及其制备方法 | |
| CN113546622A (zh) | 一种低温高活性催化氧化甲苯催化剂及其制备方法和应用 | |
| JP4291548B2 (ja) | 排ガス浄化用触媒 | |
| CN115779927B (zh) | 一种钴铝壳核复合氧化物负载单原子铱催化剂及其制备方法和应用 | |
| JP5911483B2 (ja) | 複合酸化物、その製造法及び排ガス浄化用触媒 | |
| CN117619420B (zh) | 一种氮化硼包覆的铈基铂族单原子催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN112569935A (zh) | 一种以钾/氧化钛（b）为载体的贵金属催化剂及其制备方法 | |
| JP5389314B2 (ja) | シフト触媒とその調製方法 |
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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |