CN115301231A - 一种用于催化氧化甲醛的贵金属催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于催化氧化甲醛的贵金属催化剂及其制备方法,所述制备方法包括以下步骤:(1)将Al2O3载体和溶剂混合搅拌,得到悬浊液;(2)将助剂与步骤(1)所述悬浊液混合搅拌,然后依次进行旋蒸、干燥、焙烧后,得到助剂/Al2O3;(3)将贵金属盐和步骤(2)所述助剂/Al2O3水溶液混合搅拌,然后依次进行旋蒸、干燥、焙烧和还原后,得到所述贵金属催化剂。制备得到的Al2O3载体比表面积高,有利于助剂和贵金属的分散,从而能够更好的提高甲醛的净化效果;所述贵金属催化剂寿命长、效率高,当贵金属负载量较低时,仍能实现室温下高效催化氧化甲醛,制备方法简单,易于操作,易规模化生产。
Description
技术领域
本发明属于催化剂制备技术领域,尤其涉及一种用于催化氧化甲醛的贵金属催化剂及其制备方法。
背景技术
近些年,甲醛是我国现阶段室内主要的挥发性污染物,导致甲醛中毒事件频发。目前,甲醛已经被美国环境保护署确认为可能性致癌物,被世界卫生组织下属的国际癌症研究机构确定为1类致癌物质。而甲醛广泛来源于建筑材料、装饰物品以及家具材料等的释放。为了符合日益严格的环境保护法律法规和满足人们对更高品质生活的追求,有效地去除室内甲醛气体成为当前迫切需要解决的问题。
目前最常用的甲醛治理技术主要是活性炭吸附吸收技术,但传统的吸附、吸收控制技术只是将污染物从气相转移到了固相,并没有实现真正意义上的去除,且吸附材料吸附能力有限,需定期再生或更换,易产生二次污染,因此实际应用中往往难以达到国家规定的室内空气质量标准。不同于传统的吸附/吸收除醛技术,甲醛常温催化氧化技术利用催化剂自身晶格氧或活化吸附氧来启动催化反应,在室温条件下实现甲醛完全分解的无害化处理,具有高效、环保等特性,具有广阔的应用前景。
CN103736484A公开了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,所述催化剂由二氧化钛纳米管阵列载体和贵金属M组成,所述贵金属M为Pt、Ru、Rh、Pd、Au中的一种或者至少两种的混合物。所述制备方法通过将含有贵金属的前驱体溶液浸渍到二氧化钛纳米管阵列载体上,经焙烧后得到负载贵金属成分的催化剂,再经过氢气或者还原性溶液还原就可直接用于甲醛的催化净化。但所述催化剂寿命短、活性相对较差。
CN106040230A公开了一种用于甲醛低温催化氧化的一体化催化剂的制备方法,所述制备方法包括:将铝板阳极氧化后于30-95℃去离子水中水合5-70nin,制得勃姆体,将勃姆体置于浓度为0.1-0.8g/L的氯铂酸溶液中,在25℃下浸渍1-8h,常温下干燥12h;再于浓度为0.05-1mo1/L的硼氢化钠溶液中在25℃下还原0.5-3h,常温下干燥得到;当铂含量为2-2.5wt%时,在常温下甲醛转化率达到72%,贵金属含量较高,增加了成本,不利于推广。
因此,亟需研究一种低成本、高活性及高稳定性的催化氧化甲醛的催化剂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于催化氧化甲醛的贵金属催化剂及其制备方法,制备的Al2O3载体比表面积高,有利于助剂和贵金属的分散,从而能够更好的提高甲醛的净化效果;所述贵金属催化剂寿命长、效率高,当贵金属负载量较低时,仍能实现室温下高效催化氧化甲醛,制备方法简单,易于操作,易规模化生产。
为达到此发明目的,本发明采用以下技术方案:
第一方面,本发明提供了一种用于催化氧化甲醛的贵金属催化剂的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:
(1)将Al2O3载体和溶剂混合搅拌,得到悬浊液;
所述Al2O3载体的制备方法包括:将拟薄水铝石粉末依次进行第一焙烧和第二焙烧,得到Al2O3载体;
(2)将助剂与步骤(1)所述悬浊液混合搅拌,然后依次进行旋蒸、干燥、焙烧后,得到助剂/Al2O3;
(3)将贵金属盐溶液和步骤(2)助剂/Al2O3水溶液混合搅拌,然后依次进行旋蒸、干燥、焙烧和还原后,得到所述贵金属催化剂。
本发明通过将拟薄水铝石粉末进行两段升温焙烧,在200-350℃焙烧时,粉末部分脱水,但仍保持拟薄水铝石的特征晶相;在450-550℃焙烧时,粉末表现出Al2O3的特征晶相,得到比表面积高的Al2O3载体,有利于助剂和贵金属的分散。所述Al2O3载体的比表面积为350-370m2/g。
本发明先将助剂负载于Al2O3载体上,然后再将活性组分贵金属负载在表面,制备的贵金属催化剂的贵金属活性组分分散度好、粒径小,具有很高的活性和稳定性,能够完全催化氧化室内甲醛。
作为本发明优选的技术方案,所述拟薄水铝石粉末的结构为团块状。
优选地,所述拟薄水铝石粉末的尺寸为(50-500nm)×(50-300nm)。
作为本发明优选的技术方案,所述第一焙烧的温度为200-350℃,例如可以是200℃、220℃、240℃、260℃、280℃、300℃、320℃、340℃或350℃等,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地,所述第一焙烧的时间为2-3h,例如可以是2h、2.1h、2.2h、2.3h、2.4h、2.5h、2.6h、2.7h、2.8h、2.9h或3h等,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地,所述第二焙烧的温度为450-550℃,例如可以是450℃、470℃、490℃、500℃、520℃、540℃或550℃等,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地,所述第二焙烧的时间为3-4h,例如可以是3h、3.2h、3.4h、3.6h、3.8h或4h等,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案,步骤(1)所述溶剂包括水。
优选地,步骤(1)所述Al2O3载体和溶剂的质量体积比为1:(15-25)g/mL,例如可以是1:15g/mL、1:17g/mL、1:19g/mL、1:20g/mL、1:22g/mL、1:24g/mL或1:25g/mL等,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案,步骤(2)所述助剂包括氢氧化钠和/或硝酸钠。
优选地,步骤(2)所述助剂和悬浊液的质量体积比为1:(15-25)mg/mL,例如可以是1:15g/mL、1:17g/mL、1:19g/mL、1:20g/mL、1:22g/mL、1:24g/mL或1:25g/mL等,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案,步骤(2)所述旋蒸的温度为40-80℃,例如可以是40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃或80℃等,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地,步骤(2)所述干燥的温度为60-100℃,例如可以是40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃或80℃等,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地,步骤(2)所述干燥的时间为1-12h,例如可以是1h、2h、3h、3.3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h、10h、11h或12h等,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地,步骤(2)所述焙烧的温度为200-400℃,例如可以是200℃、220℃、240℃、260℃、280℃、300℃、320℃、340℃、360℃、380℃或400℃等,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地,步骤(2)所述焙烧的时间为2-3h,例如可以是2h、2.2h、2.4h、2.6h、2.8h或3h等,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案,步骤(3)所述贵金属盐包括四氨合硝酸铂。
优选地,步骤(3)所述贵金属盐与助剂/Al2O3水溶液的质量体积比为1:(1-2)μg/mL,例如可以是1:1μg/mL、1:1.2μg/mL、1:1.4μg/mL、1:1.6μg/mL、1:1.8μg/mL或1:2μg/mL等,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案,步骤(3)所述旋蒸的温度为40-80℃,例如可以是40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃或80℃等,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地,步骤(3)所述干燥的温度为60-100℃,例如可以是40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃或80℃等,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地,步骤(3)所述干燥的时间为1-12h,例如可以是1h、2h、3h、3.3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h、10h、11h或12h等,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地,步骤(3)所述焙烧的温度为500-700℃,例如可以是500℃、520℃、540℃、560℃、580℃、600℃、620℃、640℃、660℃、680℃或700℃等,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地,步骤(3)所述焙烧的时间为3-4h,例如可以是3h、3.2h、3.4h、3.6h、3.8h或4h等,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地,步骤(3)所述还原在氢气气氛下进行。
优选地,步骤(3)所述还原的温度为300-500℃,例如可以是300℃、320℃、340℃、360℃、380℃、400℃、420℃、440℃、460℃、480℃或500℃等,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地,步骤(3)所述还原的时间为30-360min,例如可以是30min、60min、100min、150min、200min、250min、300min或360min等,但不限于所列举的数值,数值范围内其它未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案,所述制备方法包括以下步骤:
(1)按照质量体积比1:(15-25)g/mL将Al2O3载体和溶剂混合搅拌,得到悬浊液;
所述Al2O3载体的制备方法包括:将拟薄水铝石粉末在200-350℃下焙烧2-3h,然后升温至450-550℃焙烧3-4h;
(2)按照质量体积比1:(15-25)mg/mL将助剂与步骤(1)所述悬浊液混合搅拌,然后依次在40-80℃旋蒸、在60-100℃干燥1-12h、在200-400℃焙烧2-3h后,得到助剂/Al2O3;
所述助剂包括氢氧化钠和/或硝酸钠;
(3)按照质量体积比为1:(1-2)μg/mL将贵金属盐和步骤(2)所述助剂/Al2O3水溶液混合搅拌,然后依次在40-80℃旋蒸、在60-100℃干燥1-12h、在500-700℃焙烧3-4h和在300-500℃、氢气气氛下还原30-360min,得到所述贵金属催化剂;
所述贵金属盐包括四氨合硝酸铂。
第二方面,本发明提供了一种用于催化氧化甲醛的贵金属催化剂,采用第一方面所述的制备方法制备得到。
本发明中,所述贵金属催化剂的结构为片状,尺寸为(50-300nm)×(5-15nm)。
本发明中,所述贵金属催化剂中贵金属的含量为0.03-0.1wt%。
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。
相对于现有技术,本发明具有以下有益效果:
(1)本发明采用自制的Al2O3载体,通过将拟薄水铝石粉末进行两段升温焙烧,在200-350℃焙烧时,粉末部分脱水,但仍保持拟薄水铝石的特征晶相;在450-550℃焙烧时,粉末表现出Al2O3的特征晶相,得到比表面积高的Al2O3载体,有利于助剂和贵金属的分散,从而能够更好的提高甲醛的净化效果;
(2)本发明所制备的贵金属催化剂寿命长、效率高,当贵金属负载量较低时,仍能实现室温下高效催化氧化甲醛,制备方法简单,生产成本低,易于操作,易规模化生产。
附图说明
图1为实施例1制备的Al2O3载体的XRD图;
图2实施例1制备的贵金属催化剂的SEM图;
图3为实施例1制备的贵金属催化剂Pt的分布图。
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。本领域技术人员应该明了,所述实施例仅仅是帮助理解本发明,不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供一种用于催化氧化甲醛的贵金属催化剂的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:
(1)按照质量体积比1:20g/mL将Al2O3载体和水混合搅拌,得到悬浊液;
所述Al2O3载体的制备方法为:将尺寸为300nm×200nm的拟薄水铝石粉末在300℃下焙烧2h,然后升温至500℃焙烧3h;
(2)按照质量体积比1:20mg/mL将氢氧化钠与步骤(1)所述悬浊液混合搅拌,然后依次在60℃旋蒸、在80℃干燥10h、在300℃焙烧2.5h后,得到Na/Al2O3;
(3)按照质量体积比为1:1μg/mL将四氨合硝酸铂和步骤(2)所述Na/Al2O3水溶液混合搅拌,然后依次在60℃旋蒸、在80℃干燥10h、在600℃焙烧3.5h和在400℃、氢气气氛下还原240min,得到0.05wt%Pt-1wt%Na/Al2O3催化剂。
实施例2
本实施例提供一种用于催化氧化甲醛的贵金属催化剂的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:
(1)按照质量体积比1:25g/mL将Al2O3载体和水混合搅拌,得到悬浊液;
所述Al2O3载体的制备方法为:将尺寸为300nm×100nm的拟薄水铝石粉末在200℃下焙烧3h,然后升温至500℃焙烧3h;
(2)按照质量体积比1:20mg/mL将氢氧化钠与步骤(1)所述悬浊液混合搅拌,然后依次在40℃旋蒸、在100℃干燥4h、在400℃焙烧2h后,得到Na/Al2O3;
(3)按照质量体积比为1:2μg/mL将四氨合硝酸铂和步骤(2)所述Na/Al2O3水溶液混合搅拌,然后依次在40℃旋蒸、在100℃干燥4h、在500℃焙烧4h和在300℃、氢气气氛下还原360min,得到0.03wt%Pt-1wt%Na/Al2O3催化剂。
实施例3
本实施例提供一种用于催化氧化甲醛的贵金属催化剂的制备方法,除了所述Al2O3载体的制备方法为:将尺寸为300nm×200nm的拟薄水铝石粉末在300℃下焙烧1h,然后升温至500℃焙烧1h外;其他条件均与实施例1相同。
实施例4
本实施例提供一种用于催化氧化甲醛的贵金属催化剂的制备方法,除了所述Al2O3载体的制备方法为:将尺寸为300nm×200nm的拟薄水铝石粉末在300℃下焙烧1h,然后升温至500℃焙烧2h外;其他条件均与实施例1相同。
实施例5
本实施例提供一种用于催化氧化甲醛的贵金属催化剂的制备方法,除了所述Al2O3载体的制备方法为:将尺寸为300nm×200nm的拟薄水铝石粉末在300℃下焙烧2h,然后升温至500℃焙烧2h外;其他条件均与实施例1相同。
实施例6
本实施例提供一种用于催化氧化甲醛的贵金属催化剂的制备方法,除了步骤(2)焙烧的温度为100℃外;其他条件均与实施例1相同。
实施例7
本实施例提供一种用于催化氧化甲醛的贵金属催化剂的制备方法,除了步骤(2)焙烧的温度为500℃外;其他条件均与实施例1相同。
实施例8
本实施例提供一种用于催化氧化甲醛的贵金属催化剂的制备方法,除了步骤(3)焙烧的温度为400℃外;其他条件均与实施例1相同。
实施例9
本实施例提供一种用于催化氧化甲醛的贵金属催化剂的制备方法,除了步骤(3)焙烧的温度为800℃外;其他条件均与实施例1相同。
对比例1
本对比例提供一种用于催化氧化甲醛的贵金属催化剂的制备方法,除了所述Al2O3载体的制备方法为:将尺寸为300nm×200nm的拟薄水铝石粉末在300℃下焙烧5h外;其他条件均与实施例1相同。
对比例2
本对比例提供一种用于催化氧化甲醛的贵金属催化剂的制备方法,除了所述Al2O3载体的制备方法为:将尺寸为300nm×200nm的拟薄水铝石粉末在500℃下焙烧5h外;其他条件均与实施例1相同。
对比例3
本对比例提供一种用于催化氧化甲醛的贵金属催化剂的制备方法,除了所述Al2O3载体的制备方法为:将尺寸为300nm×200nm的拟薄水铝石粉末在700℃下焙烧5h外;其他条件均与实施例1相同。
对比例4
本对比例提供一种用于催化氧化甲醛的贵金属催化剂的制备方法,除了将拟薄水铝石粉末替换为拟薄水铝石胶体外;其他条件均与实施例1相同。
对比例5
本对比例提供一种用于催化氧化甲醛的贵金属催化剂的制备方法,除了将步骤(1)所述Al2O3载体替换为拟薄水铝石粉末外;其他条件均与实施例1相同;
制备的贵金属催化剂为0.03wt%Pt-1wt%Na/AlOOH。
对比例6
本对比例提供一种用于催化氧化甲醛的贵金属催化剂的制备方法,除了不进行步骤(2)氢氧化钠的负载外;其他条件均与实施例1相同;
制备的贵金属催化剂为0.03wt%Pt/Al2O3。
对比例7
本对比例提供一种用于催化氧化甲醛的贵金属催化剂的制备方法,除了将氢氧化钠和四氨合硝酸铂同时和步骤(1)所述悬浊液混合搅拌,然后依次在40℃旋蒸、在100℃干燥4h、在500℃焙烧4h和在300℃、氢气气氛下还原360min外;其他条件均与实施例1相同;
制备的贵金属催化剂为0.03wt%Pt-1wt%Na/Al2O3。
实施例1制备的Al2O3载体的XRD图如图1所示,可以看出,Al2O3载体为γ相Al2O3;实施例1制备的贵金属催化剂的SEM图如图2所示,可以看出,催化剂形貌由团块状转化为了纳米片状;实施例1制备的贵金属催化剂的Pt分布图如图3所示,可以看出Pt以原子的分散形式存在。
将上述实施例和对比例制备的贵金属催化剂用于催化氧化甲醛,测试方法如下:将50mg贵金属催化剂置于测试仪器内,控制温度25℃、相对湿度35%,以200000mL/(g·h)的空速进行测试,甲醛的初始浓度为110ppm,测试催化6h后的气体中甲醛的浓度,计算得到甲醛去除率,结果如表1所示。
表1
由表1可知:
(1)本发明制备的贵金属催化剂在Pt负载量为0.03-0.05wt%时,仍具有优异的甲醛催化性能;
(2)由实施例1和实施例3-5对比可知,当第一焙烧和第二焙烧时间过短时,拟薄水铝石粉末焙烧后的Al2O3载体表面活性贵金属负载位点少,导致贵金属催化剂表面的甲醛吸附与氧化位点少,催化活性下降;
(3)由实施例1和实施例6-7对比可知,当步骤(2)所述焙烧温度过低时,制备的Na/Al2O3表面所含的贵金属锚定位点不足,导致贵金属催化剂活性下降;当步骤(2)所述焙烧温度过高时,虽然不影响贵金属催化剂活性,但增加了成本;由实施例1和实施例8-9对比可知,当步骤(3)所述焙烧温度过低或过高时,导致贵金属发生团聚,活性位点数量减少,进一步导致贵金属催化剂活性下降;
(4)由实施例1和对比例1-3对比可知,当拟薄水铝石粉末采用一步焙烧法制备Al2O3载体时,表面的贵金属锚定位点分布不均匀,导致贵金属催化剂活性下降;
(5)由实施例1和对比例4对比可知,当将拟薄水铝石粉末替换为拟薄水铝石胶体用于Al2O3载体的制备,制备的Al2O3载体无法为贵金属提供锚定位点,导致贵金属催化剂无催化活性;
(5)由实施例1和对比例5对比可知,当直接采用拟薄水铝石粉末作为载体时,AlOOH无法为贵金属和助剂的锚定提供位点,导致贵金属催化剂活性下降;由实施例1和对比例6对比可知,当未加入助剂时,导致贵金属催化剂活性下降。
申请人声明,本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征,但本发明并不局限于上述详细结构特征,即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种用于催化氧化甲醛的贵金属催化剂的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:
(1)将Al2O3载体和溶剂混合搅拌,得到悬浊液;
所述Al2O3载体的制备方法包括:将拟薄水铝石粉末依次进行第一焙烧和第二焙烧,得到Al2O3载体;
(2)将助剂与步骤(1)所述悬浊液混合搅拌,然后依次进行旋蒸、干燥、焙烧后,得到助剂/Al2O3;
(3)将贵金属盐和步骤(2)所述助剂/Al2O3水溶液混合搅拌,然后依次进行旋蒸、干燥、焙烧和还原后,得到所述贵金属催化剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述拟薄水铝石粉末的结构为团块状;
优选地,所述拟薄水铝石粉末的尺寸为(50-500nm)×(50-300nm)。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于,所述第一焙烧的温度为200-350℃;
优选地,所述第一焙烧的时间为2-3h;
优选地,所述第二焙烧的温度为450-550℃;
优选地,所述第二焙烧的时间为3-4h。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述溶剂包括水;
优选地,步骤(1)所述Al2O3载体和溶剂的质量体积比为1:(15-25)g/mL。
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述助剂包括氢氧化钠和/或硝酸钠;
优选地,步骤(2)所述助剂和悬浊液的质量体积比为1:(15-25)mg/mL。
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述旋蒸的温度为40-80℃;
优选地,步骤(2)所述干燥的温度为60-100℃;
优选地,步骤(2)所述干燥的时间为1-12h;
优选地,步骤(2)所述焙烧的温度为200-400℃;
优选地,步骤(2)所述焙烧的时间为2-3h。
7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法,其特征在于,步骤(3)所述贵金属盐包括四氨合硝酸铂;
优选地,步骤(3)所述贵金属盐与助剂/Al2O3水溶液的质量体积比为1:(1-2)μg/mL。
8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法,其特征在于,步骤(3)所述旋蒸的温度为40-80℃;
优选地,步骤(3)所述干燥的温度为60-100℃;
优选地,步骤(3)所述干燥的时间为1-12h;
优选地,步骤(3)所述焙烧的温度为500-700℃;
优选地,步骤(3)所述焙烧的时间为3-4h;
优选地,步骤(3)所述还原在氢气气氛下进行;
优选地,步骤(3)所述还原的温度为300-500℃;
优选地,步骤(3)所述还原的时间为30-360min。
9.根据权利要求1-8任一项所述的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:
(1)按照质量体积比1:(15-25)g/mL将Al2O3载体和溶剂混合搅拌,得到悬浊液;
所述Al2O3载体的制备方法包括:将拟薄水铝石粉末在200-350℃下焙烧2-3h,然后升温至450-550℃焙烧3-4h;
(2)按照质量体积比1:(15-25)mg/mL将助剂与步骤(1)所述悬浊液混合搅拌,然后依次在40-80℃旋蒸、在60-100℃干燥1-12h、在200-400℃焙烧2-3h后,得到助剂/Al2O3;
所述助剂包括氢氧化钠和/或硝酸钠;
(3)按照质量体积比为1:(1-2)μg/mL将贵金属盐和步骤(2)所述助剂/Al2O3水溶液混合搅拌,然后依次在40-80℃旋蒸、在60-100℃干燥1-12h、在500-700℃焙烧3-4h和在300-500℃、氢气气氛下还原30-360min,得到所述贵金属催化剂;
所述贵金属盐包括四氨合硝酸铂。
10.一种用于催化氧化甲醛的贵金属催化剂,其特征在于,采用权利要求1-9任一项所述的制备方法制备得到。
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Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102895969A (zh) * | 2012-10-15 | 2013-01-30 | 武汉理工大学 | 一种甲醛室温氧化催化剂的制备方法 |
CN103406116A (zh) * | 2013-07-23 | 2013-11-27 | 上海华明高纳稀土新材料有限公司 | 高耐热改性氧化铝及其制备方法 |
CN106964348A (zh) * | 2017-04-14 | 2017-07-21 | 南京工业大学 | 一种甲醛污染物室温催化氧化催化剂及其制备方法和应用 |
CN107096527A (zh) * | 2017-05-22 | 2017-08-29 | 西安石油大学 | 一种常温高效催化氧化甲醛催化剂、制备方法及应用 |
CN107638882A (zh) * | 2017-05-08 | 2018-01-30 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种汽油选择性加氢脱硫催化剂及其制备和应用 |
CN108176399A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-06-19 | 中国科学院宁波城市环境观测研究站 | 一种贵金属负载型催化剂及其制备方法和用途 |
CN112844388A (zh) * | 2021-02-02 | 2021-05-28 | 新地能源工程技术有限公司 | 镁铝尖晶石型复合氧化物载体及其制备方法和蒸汽重整催化剂 |
CN112871166A (zh) * | 2021-01-21 | 2021-06-01 | 中国科学院宁波城市环境观测研究站 | 一种负载型催化剂及其制备方法和应用 |
CN114405504A (zh) * | 2022-01-24 | 2022-04-29 | 中国科学院生态环境研究中心 | 一种低负载量的贵金属催化剂及其制备方法与应用 |
CN114522692A (zh) * | 2020-10-30 | 2022-05-24 | 中国石油化工股份有限公司 | 重油加氢处理催化剂和重油加氢处理方法 |
CN114618511A (zh) * | 2020-12-11 | 2022-06-14 | 中国石油化工股份有限公司 | 重油加氢脱硫催化剂和重油加氢处理方法 |
-
2022
- 2022-08-15 CN CN202210974976.3A patent/CN115301231A/zh not_active Withdrawn
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102895969A (zh) * | 2012-10-15 | 2013-01-30 | 武汉理工大学 | 一种甲醛室温氧化催化剂的制备方法 |
CN103406116A (zh) * | 2013-07-23 | 2013-11-27 | 上海华明高纳稀土新材料有限公司 | 高耐热改性氧化铝及其制备方法 |
CN106964348A (zh) * | 2017-04-14 | 2017-07-21 | 南京工业大学 | 一种甲醛污染物室温催化氧化催化剂及其制备方法和应用 |
CN107638882A (zh) * | 2017-05-08 | 2018-01-30 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种汽油选择性加氢脱硫催化剂及其制备和应用 |
CN107096527A (zh) * | 2017-05-22 | 2017-08-29 | 西安石油大学 | 一种常温高效催化氧化甲醛催化剂、制备方法及应用 |
CN108176399A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-06-19 | 中国科学院宁波城市环境观测研究站 | 一种贵金属负载型催化剂及其制备方法和用途 |
CN114522692A (zh) * | 2020-10-30 | 2022-05-24 | 中国石油化工股份有限公司 | 重油加氢处理催化剂和重油加氢处理方法 |
CN114618511A (zh) * | 2020-12-11 | 2022-06-14 | 中国石油化工股份有限公司 | 重油加氢脱硫催化剂和重油加氢处理方法 |
CN112871166A (zh) * | 2021-01-21 | 2021-06-01 | 中国科学院宁波城市环境观测研究站 | 一种负载型催化剂及其制备方法和应用 |
CN112844388A (zh) * | 2021-02-02 | 2021-05-28 | 新地能源工程技术有限公司 | 镁铝尖晶石型复合氧化物载体及其制备方法和蒸汽重整催化剂 |
CN114405504A (zh) * | 2022-01-24 | 2022-04-29 | 中国科学院生态环境研究中心 | 一种低负载量的贵金属催化剂及其制备方法与应用 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ZHANG, ZL ET AL.: ""A simple method to regulate surface hydroxy groups on Al2O3 for improving catalytic oxidation performance for HCHO on Pt/Al2O3"" * |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20221108 |