RU2352391C1 - Method of obtaining platinum nitrate and based on them platinum catalysts - Google Patents

Method of obtaining platinum nitrate and based on them platinum catalysts Download PDF

Info

Publication number
RU2352391C1
RU2352391C1 RU2007146547/04A RU2007146547A RU2352391C1 RU 2352391 C1 RU2352391 C1 RU 2352391C1 RU 2007146547/04 A RU2007146547/04 A RU 2007146547/04A RU 2007146547 A RU2007146547 A RU 2007146547A RU 2352391 C1 RU2352391 C1 RU 2352391C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
platinum
solutions
solution
catalysts
preparation
Prior art date
Application number
RU2007146547/04A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ирене Эгоновна Бекк (RU)
Ирене Эгоновна Бекк
Дмитрий Александрович Коневец (RU)
Дмитрий Александрович Коневец
Владимир Иванович Зайковский (RU)
Владимир Иванович Зайковский
Федор Васильевич Тузиков (RU)
Федор Васильевич Тузиков
Валерий Иванович Бухтияров (RU)
Валерий Иванович Бухтияров
Original Assignee
Институт Катализа Им. Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт Катализа Им. Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук filed Critical Институт Катализа Им. Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук
Priority to RU2007146547/04A priority Critical patent/RU2352391C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2352391C1 publication Critical patent/RU2352391C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Catalysts (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: concentrated water solutions of compounds Pt(IV) do not contain halogenide-ions, sulphur compounds, as well as cations of alkaline metals and organic bases. Such solutions can be used as precursors for preparation of highly dispersed platinum catalysts, intended, for instance for process of reforming and different process of complete oxidation, actual, first of all, for purification of discharged gases from industrial stationary sources and automobile engines. According to claimed method stable concentrated solutions of platinum (IV) nitrates are prepared by dissolving hexahydroxoplatinum acid at temperature 50-80°C under impact of nitrogen dioxide in water or under impact of nitrogen dioxide in water solution of nitric acid. Described is use of obtained solutions as precursors for preparation of highly dispersive and ultra dispersive platinum catalysts.
EFFECT: obtaining stable platinum nitrates.
3 cl, 10 ex, 9 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к получению концентрированных водных растворов соединений Pt(IV), не содержащих галогенид-ионов, соединений серы, а также катионов щелочных металлов и органических оснований. Подобные растворы могут быть использованы в качестве предшественников для приготовления высокодисперсных платиновых катализаторов, предназначенных, например, для процессов риформинга и различных процессов полного окисления, актуальных, прежде всего, для очистки отходящих газов промышленных стационарных источников и автомобильных двигателей.The invention relates to the production of concentrated aqueous solutions of Pt (IV) compounds not containing halide ions, sulfur compounds, as well as alkali metal cations and organic bases. Such solutions can be used as precursors for the preparation of highly dispersed platinum catalysts intended, for example, for reforming processes and various processes of complete oxidation, relevant, first of all, for the purification of exhaust gases from industrial stationary sources and automobile engines.

Наряду с другими предшественниками платиновых катализаторов, растворы нитрата платины привлекают особое внимание и широко используются в производстве катализаторов для нейтрализации газовых выбросов промышленных стационарных источников и транспортных средств. В пат. JP 62197148 А2, B01J 23/63, B01D 53/94, 15.12.87 описано приготовление катализатора для одновременного удаления углеводородов, СО и оксидов азота из выхлопных газов бензиновых двигателей путем пропитки каталитического слоя блока нейтрализатора, содержащего оксиды алюминия, церия и лантана, раствором нитрата платины. Кроме того, опубликованы результаты испытаний катализаторов дожигания выхлопных газов дизельных двигателей, приготовленных с использованием раствора нитрата платины в качестве предшественника, где авторы сравнивают дисперсность платины и эффективность приготовленного катализатора с катализаторами на основе альтернативных предшественников, таких как H2PtCl6 и [Pt(NH3)4](ОН)2 [J.A.A. van den Tillaart, J. Leyrer, S. Eckhoff, E.S. Lox, Appl. Catal. В 10 (1-3) (1996) 53-68].Along with other predecessors of platinum catalysts, platinum nitrate solutions attract particular attention and are widely used in the manufacture of catalysts to neutralize gas emissions from industrial stationary sources and vehicles. In US Pat. JP 62197148 A2, B01J 23/63, B01D 53/94, 12.15.87 describes the preparation of a catalyst for the simultaneous removal of hydrocarbons, CO and nitrogen oxides from the exhaust gases of gasoline engines by impregnating the catalytic layer of a catalyst block containing aluminum, cerium and lanthanum oxides with a solution platinum nitrate. In addition, the results of tests of diesel exhaust gas afterburning catalysts prepared using a platinum nitrate solution as a precursor are published, where the authors compare the dispersion of platinum and the efficiency of the prepared catalyst with catalysts based on alternative precursors such as H 2 PtCl 6 and [Pt (NH 3 ) 4 ] (OH) 2 [JAA van den Tillaart, J. Leyrer, S. Eckhoff, ES Lox, Appl. Catal. In 10 (1-3) (1996) 53-68].

Впервые получение кристаллического нитрата платины путем растворения Н2[Pt(ОН)6] в большом избытке концентрированной азотной кислоты на водяной бане с последующим упариванием растворителя было описано еще в 19 веке [Nilson L.F., Ber., 11 (1878) 882; J. Prakt. Chem., v. 21{2} (1880) 185]. Получившемуся продукту, содержавшему 69.4% Pt и 2.5% N, была приписана формула Pt(OH)2(NO3)2·3PtO2·5H2O.The first preparation of crystalline platinum nitrate by dissolving H 2 [Pt (OH) 6 ] in a large excess of concentrated nitric acid in a water bath followed by evaporation of the solvent was described as early as the 19th century [Nilson LF, Ber., 11 (1878) 882; J. Prakt. Chem., V. 21 {2} (1880) 185]. The resulting product containing 69.4% Pt and 2.5% N was assigned the formula Pt (OH) 2 (NO 3 ) 2 · 3PtO 2 · 5H 2 O.

В патентной литературе первый путь синтеза растворов нитрата платины путем растворения предварительно выделенного и очищенного сухого Pt(NO3)2 (содержание 61.0 мас.% Pt) в воде или органических растворителях типа ацетона и приготовление катализаторов из этого предшественника было описано Kral и Peter [DE 2233677, B01J 23/42, C01G 55/00, 24.01.74]. Твердый нитрат платины, в свою очередь, получали растворением Н2Pt(ОН)6 в концентрированной азотной кислоте, насыщенной оксидами азота, с последующим упариванием избытка азотной кислоты на водяной бане при 80°С, дальнейшей сушкой в вакууме на ротационном испарителе при температуре не выше 40°С до постоянного веса и очисткой перекристаллизацией из органических растворителей. Ни концентрация азотной кислоты, необходимая для растворения Н2Pt(ОН)6, ни максимально возможная концентрация платины в приготовленных таким путем растворах, ни их стабильность в патенте не уточняется. К тому же авторы не обсуждают известную проблему старения твердого нитрата платины, который со временем перестает растворяться в любых растворителях.In the patent literature, the first way to synthesize platinum nitrate solutions by dissolving pre-isolated and purified dry Pt (NO 3 ) 2 (61.0 wt.% Pt) in water or organic solvents such as acetone and the preparation of catalysts from this precursor was described by Kral and Peter [DE 2233677, B01J 23/42, C01G 55/00, 01.24.74]. Solid platinum nitrate, in turn, was obtained by dissolving H 2 Pt (OH) 6 in concentrated nitric acid saturated with nitrogen oxides, followed by evaporation of the excess nitric acid in a water bath at 80 ° C, then drying in a vacuum on a rotary evaporator at a temperature not above 40 ° C to constant weight and purification by recrystallization from organic solvents. Neither the concentration of nitric acid required to dissolve H 2 Pt (OH) 6 , nor the maximum possible concentration of platinum in the solutions prepared in this way, nor their stability is specified in the patent. In addition, the authors do not discuss the well-known problem of aging of solid platinum nitrate, which eventually ceases to dissolve in any solvents.

Наиболее близким, выбранным в качестве прототипа, является прямой способ получения стабильных растворов нитрата Pt(IV) путем растворения Н2Pt(ОН)6 при небольшом нагревании в концентрированной (300 г/л) азотной кислоте в отсутствие оксидов азота при минимальном соотношении HNO3:Pt=8:1, обеспечивающем стабильность раствора при хранении [JP 11092150 А2, B01J 23/42, C01G 55/00, 06.04.1999]. По указанной концентрации кислоты нетрудно подсчитать, что используемые растворы имеют плотность 1.155 г/мл и содержат 4.81 М HNO3, т.е. для достижения 8-кратного избытка относительно стехиометрического соотношения на 1 г платины (0.0051 моль), содержащийся в 1.54 г Н2Pt(ОН)6, необходимо добавить 8·0.0051=0.041 моль HNO3, содержащейся в 8.52 мл искомого 4.81 М раствора. Таким образом, конечная концентрация приготовленного таким путем раствора нитрата платины всего 8.8 мас.% Pt, что приводит к необходимости хранения больших объемов раствора предшественника.The closest, selected as a prototype, is a direct way to obtain stable solutions of Pt (IV) nitrate by dissolving H 2 Pt (OH) 6 with slight heating in concentrated (300 g / l) nitric acid in the absence of nitrogen oxides with a minimum ratio of HNO 3 : Pt = 8: 1, ensuring the stability of the solution during storage [JP 11092150 A2, B01J 23/42, C01G 55/00, 04/06/1999]. From the indicated acid concentration, it is easy to calculate that the solutions used have a density of 1.155 g / ml and contain 4.81 M HNO 3 , i.e. in order to achieve an 8-fold excess relative to the stoichiometric ratio per 1 g of platinum (0.0051 mol) contained in 1.54 g of H 2 Pt (OH) 6 , it is necessary to add 8 · 0.0051 = 0.041 mol of HNO 3 contained in 8.52 ml of the desired 4.81 M solution. Thus, the final concentration of the platinum nitrate solution prepared in this way is only 8.8 wt.% Pt, which leads to the need to store large volumes of the precursor solution.

Известно, что протонирование четырех оставшихся ОН-лигандов в Н2Pt(ОН)6 с ее последующим растворением возможно, однако это требует достижения отрицательного рН [Б.И.Набиванец, Л.В.Калабина, Л.Н.Кудрицкая. Растворимость гидроокисей и ионное состояние палладия (II) и платины (IV) в перхлоратных, хлоридных и сульфатных растворах. ЖНХ, 1971, т.16, вып.12, с.3281-3284]. При растворении Н2Pt(ОН)6 в концентрированной азотной кислоте раствор немедленно приобретает темно-красный цвет, что свидетельствует об изменениях в координационной сфере платины, а именно об образовании олигомерных комплексов, связанных мостиковыми гидроксолигандами [Danan Dou; Di-Jia Liu, W. Burton Williamson, Karl C. Kharas, Heinz J. Robota. Structure and chemical properties of Pt nitrate and application in three-way automotive emission catalysts. Applied Catalysis B: Environmental, 30 (2001) 11-24]. Размер этих олигомеров, однако, зависит от концентрации растворов, рН и других неопределенных факторов. Коммерческие водные растворы нитрата платины темно-красного цвета обычно содержат 14-35 мас.% Pt и большой избыток азотной кислоты. Проявление эффекта Тиндаля свидетельствует о коллоидной природе этих растворов.It is known that protonation of the four remaining OH ligands in H 2 Pt (OH) 6 with its subsequent dissolution is possible, however, this requires achieving a negative pH [B.I. Nabivanets, L.V. Kalabina, L.N. Kudritskaya. The solubility of hydroxides and the ionic state of palladium (II) and platinum (IV) in perchlorate, chloride and sulfate solutions. ZhNKh, 1971, v.16, issue 12, s.3281-3284]. Upon dissolution of H 2 Pt (OH) 6 in concentrated nitric acid, the solution immediately turns dark red, which indicates changes in the coordination sphere of platinum, namely, the formation of oligomeric complexes linked by bridging hydroxyl ligands [Danan Dou; Di-Jia Liu, W. Burton Williamson, Karl C. Kharas, Heinz J. Robota. Structure and chemical properties of Pt nitrate and application in three-way automotive emission catalysts. Applied Catalysis B: Environmental, 30 (2001) 11-24]. The size of these oligomers, however, depends on the concentration of the solutions, pH, and other uncertain factors. Commercial aqueous solutions of dark red platinum nitrate usually contain 14-35 wt.% Pt and a large excess of nitric acid. The manifestation of the Tyndall effect indicates the colloidal nature of these solutions.

Разбавленные растворы коммерческого нитрата платины Pt с концентрациями платины, соответствующими типичным пропиточным растворам, подвержены гидролизу с образованием оранжевого гелеобразного осадка PtO2·xH2O [Danan Dou; Di-Jia Liu, W. Burton Williamson, Karl С.Kharas, Heinz J. Robota. Structure and chemical properties of Pt nitrate and application in three-way automotive emission catalysts. Applied Catalysis B: Environmental, 30 (2001) 11-24]. В зависимости от деталей процедуры приготовления, которые производители тщательно скрывают, видимое глазом расслоение с последующим осаждением начинается через период от одного часа до суток. Образование осадка PtO2·xH2O, по-видимому, происходит из-за дальнейшей олигомеризации или агломерации растворов нитрата платины, вызванной снижением кислотности растворов после разбавления. Разбавленные растворы нитрата платины становятся еще более нестабильными, когда кислотность снижается еще сильнее после контакта с основным оксидом алюминия, являющимся базовым носителем при приготовлении нанесенного каталитического слоя для различных дожигателей отходящих газов. Кроме того, происходит подрастворение носителя избытком азотной кислоты. Добавление в пропиточную суспензию традиционных промоторов - солей Ва2+, La3+, Се3+ - еще более ускоряет процесс осаждения. Такая нестабильность разбавленных растворов нитрата платины ставит под вопрос пригодность нитрата платины в качестве предшественника, поскольку она отражается на дисперсности и эффективности приготовленных катализаторов и вносит элемент невоспроизводимости в производство [Danan Dou; Di-Jia Liu, W. Burton Williamson, Karl С.Kharas, Heinz J. Robota. Structure and chemical properties of Pt nitrate and application in three-way automotive emission catalysts. Applied Catalysis B: Environmental 30 (2001) 11-24].Diluted solutions of commercial Pt platinum nitrate with platinum concentrations corresponding to typical impregnating solutions are hydrolyzed to form an orange gel-like precipitate of PtO 2 · xH 2 O [Danan Dou; Di-Jia Liu, W. Burton Williamson, Karl C. Kharas, Heinz J. Robota. Structure and chemical properties of Pt nitrate and application in three-way automotive emission catalysts. Applied Catalysis B: Environmental, 30 (2001) 11-24]. Depending on the details of the preparation procedure, which the manufacturers carefully hide, the stratification visible by the eye, followed by precipitation, begins after a period of one hour to one day. The formation of a PtO 2 · xH 2 O precipitate appears to be due to further oligomerization or agglomeration of platinum nitrate solutions caused by a decrease in the acidity of the solutions after dilution. Diluted solutions of platinum nitrate become even more unstable when acidity decreases even more after contact with basic alumina, which is the basic carrier in the preparation of the supported catalytic layer for various exhaust gas afterburners. In addition, carrier dissolution occurs with an excess of nitric acid. The addition of traditional promoters — Ba 2+ , La 3+ , Ce 3+ salts — to the impregnation suspension further accelerates the deposition process. This instability of dilute solutions of platinum nitrate calls into question the suitability of platinum as a precursor, since it affects the dispersion and effectiveness of the prepared catalysts and introduces an element of irreproducibility into production [Danan Dou; Di-Jia Liu, W. Burton Williamson, Karl C. Kharas, Heinz J. Robota. Structure and chemical properties of Pt nitrate and application in three-way automotive emission catalysts. Applied Catalysis B: Environmental 30 (2001) 11-24].

Таким образом, недостатками известного способа приготовления раствора нитрата платины [JP 11092150] являются:Thus, the disadvantages of the known method of preparing a solution of platinum nitrate [JP 11092150] are:

1) недостаточно высокая концентрация раствора (∼9% Pt), что делает нерентабельным его транспортировку и хранение;1) insufficiently high concentration of the solution (∼9% Pt), which makes its transportation and storage unprofitable;

2) нестабильность этих растворов при разбавлении до концентраций 10-2-10-3 М, используемых при приготовлении катализаторов, связанная с динамическим укрупнением коллоидных частиц платинового предшественника, усиливающаяся при контакте с носителем, что делает их непригодными для приготовления высокодисперсных катализаторов.2) the instability of these solutions when diluted to concentrations of 10 -2 -10 -3 M used in the preparation of the catalysts, associated with the dynamic enlargement of colloidal particles of the platinum precursor, amplified upon contact with the carrier, which makes them unsuitable for the preparation of highly dispersed catalysts.

Изобретение решает задачу получения стабильных концентрированных растворов нитратов платины (IV).The invention solves the problem of obtaining stable concentrated solutions of platinum (IV) nitrates.

Задача решается способом получения концентрированных растворов нитратов платины (IV) растворением гексагидроксоплатиновой кислоты при температуре 50-80°С под действием диоксида азота в воде или под действием диоксида азота в водном растворе азотной кислоты.The problem is solved by the method of obtaining concentrated solutions of platinum (IV) nitrates by dissolving hexahydroxoplatinic acid at a temperature of 50-80 ° C under the action of nitrogen dioxide in water or under the action of nitrogen dioxide in an aqueous solution of nitric acid.

Растворение гексагидроксоплатиновой кислоты проводят в водном растворе, не содержащем или содержащем не более 3 моль HNO3 на моль платины, при этом полученные растворы стабильны не только в концентрированном, но и в разбавленном состоянии, причем при разбавлении происходит уменьшение размеров коллоидных частиц.The dissolution of hexahydroxoplatinic acid is carried out in an aqueous solution that does not contain or contains no more than 3 mol of HNO 3 per mole of platinum, while the resulting solutions are stable not only in a concentrated, but also in a diluted state, and when diluted, the size of colloidal particles decreases.

Полученные растворы применяют в качестве предшественников для приготовления высоко дисперсных и ультрадисперсных платиновых катализаторов.The resulting solutions are used as precursors for the preparation of highly dispersed and ultrafine platinum catalysts.

В качестве исходного материала для получения растворов нитрата платины можно использовать гексагидроксоплатиновую кислоту, получаемую через промежуточный раствор гексагидроксоплатеата щелочного металла кипячением Н2PtCl6·6Н2O с избытком щелочи в течение 5-6 ч, последующим осаждением продукта уксусной кислотой при рН 5 в виде белого осадка [Б.И.Набиванец, Л.В.Калабина, Л.Н.Кудрицкая. Растворимость гидроокисей и ионное состояние палладия (II) и платины (IV) в перхлоратных, хлоридных и сульфатных растворах. ЖНХ, 1971, т.16, вып.12, с.3281-3284]. Свежеосажденную Н2Pt(ОН)6 отделяют центрифугированием, тщательно промывают от ионов хлора и катионов щелочного металла и сушат до воздушно-сухого состояния на воздухе, а затем в вакууме при температуре не выше 50°С.As starting material for the preparation of platinum nitrate solutions, hexahydroxoplatinic acid can be used, obtained through an intermediate solution of alkali metal hexahydroxoplateate by boiling H 2 PtCl 6 · 6H 2 O with excess alkali for 5-6 hours, followed by precipitation of the product with acetic acid at pH 5 in the form white sediment [B.I. Nabivanets, L.V. Kalabina, L.N. Kudritskaya. The solubility of hydroxides and the ionic state of palladium (II) and platinum (IV) in perchlorate, chloride and sulfate solutions. ZhNKh, 1971, v.16, issue 12, s.3281-3284]. Freshly precipitated H 2 Pt (OH) 6 is separated by centrifugation, washed thoroughly from chlorine ions and alkali metal cations and dried to an air-dry state in air, and then in vacuum at a temperature not exceeding 50 ° C.

Через водную суспензию гексагидроксоплатиновой кислоты при постоянном перемешивании пропускают небольшой ток диоксида азота при температуре 50-80°С и атмосферном давлении до полного растворения кислоты. Продувка прекращается только после перехода исходной красноватой окраски раствора в темно-зеленую. Для некоторого укрупнения олигомерных комплексов платины в целевом растворе к исходной водной суспензии Н2Pt(ОН)6 может быть добавлена азотная кислота концентрацией 850 г/л в количестве, не превышающем 3 моль на 1 моль платины (количество воды может быть соответственно уменьшено). Полное растворение кислоты происходит, как правило, в течение получаса или даже быстрее. После охлаждения раствор следует выдержать 1-2 дня до приобретения им окончательной окраски от желтой до оранжевой в зависимости от используемого соотношения A small stream of nitrogen dioxide is passed through an aqueous suspension of hexahydroxoplatinic acid with constant stirring at a temperature of 50-80 ° C and atmospheric pressure until the acid is completely dissolved. Purge stops only after the initial reddish color of the solution changes to dark green. For some enlargement of oligomeric complexes of platinum in the target solution, nitric acid with a concentration of 850 g / l in an amount not exceeding 3 mol per 1 mol of platinum can be added to the initial aqueous suspension of Н 2 Pt (ОН) 6 (the amount of water can be correspondingly reduced). Complete dissolution of the acid occurs, usually within half an hour or even faster. After cooling, the solution should be aged 1-2 days until it acquires a final color from yellow to orange, depending on the ratio used.

Pt:HNO3. После этого состояние целевого раствора нитрата платины не изменяется даже после хранения в течение 1 года, а разбавленные растворы с концентрациями около Pt: HNO 3 . After that, the state of the target solution of platinum nitrate does not change even after storage for 1 year, and diluted solutions with concentrations of about

10-2-10-3 М, пригодные для пропитки носителя в процессе приготовления нанесенных катализаторов, стабильны в течение месяца.10 -2 -10 -3 M, suitable for impregnation of the carrier during the preparation of supported catalysts, are stable for a month.

Существенное преимущество нового платиносодержащего предшественника заключается в уменьшении размеров коллоидных частиц в растворе при его разбавлении, что дает возможность воспроизводимо готовить высокодисперсные и ультрадисперсные платиновые катализаторы на традиционных оксидных носителях, например на оксиде алюминия, причем достигается унимодальное распределение частиц платины по размерам с равномерным и однородным распределением по поверхности носителя.A significant advantage of the new platinum-containing precursor is to reduce the size of colloidal particles in the solution when it is diluted, which makes it possible to reproducibly prepare highly dispersed and ultrafine platinum catalysts on traditional oxide supports, for example, on aluminum oxide, and a unimodal size distribution of platinum particles with a uniform and uniform distribution is achieved on the surface of the carrier.

Примеры приготовления растворов (примеры 1-3) и катализаторов на их основе (примеры 6-8) приведены ниже. Для сравнения приготовлены растворы предшественников по упрощенным методикам [DE 2233677 и JP 11092150], аналогичные по свойствам продажным, и катализаторы на их основе. Средний размер коллоидных частиц в разбавленных растворах предшественников (0.01 М) через 15 мин после разбавления, динамика разбавленных растворов (данные малоуглового рентгеновского рассеяния) и средний размер частиц платины на поверхности оксида алюминия в приготовленных из этих растворов катализаторах (данные просвечивающей электронной микроскопии) приведены в Таблице.Examples of the preparation of solutions (examples 1-3) and catalysts based on them (examples 6-8) are given below. For comparison, prepared solutions of the precursors by simplified methods [DE 2233677 and JP 11092150], similar in properties to the commercial, and catalysts based on them. The average size of colloidal particles in dilute precursor solutions (0.01 M) 15 minutes after dilution, the dynamics of diluted solutions (small angle X-ray scattering data) and the average particle size of platinum on the surface of alumina in the catalysts prepared from these solutions (transmission electron microscopy) are given in Table.

Фиг.1-9 иллюстрируют Таблицу.1-9 illustrate the Table.

На Фиг.1, 2 и 3 показано унимодальное распределение по размерам с максимумом при ~1 нм коллоидных частиц растворов нитрата платины, приготовленных по примерам 1, 2 и 3 соответственно, в результате разбавления водой до концентрации Figure 1, 2 and 3 shows a unimodal size distribution with a maximum at ~ 1 nm of colloidal particles of platinum nitrate solutions prepared according to examples 1, 2 and 3, respectively, as a result of dilution with water to a concentration

10-2 М, рассчитанное из обработки данных МУР.10 -2 M calculated from the processing of data from the MPD.

Фиг.4 и 5 иллюстрируют противоположное поведение растворов нитрата платины, приготовленных по примерам 4 и 5 соответственно, в результате разбавления водой до аналогичной концентрации, с появлением наряду с мелкими крупных частиц размером около 24 нм, доля которых возрастает со временем. Микрофотографии высокодисперсных катализаторов 1 мас.% Pt/γ-Al2O3, приготовленных по примерам 6 и 8, с однородным распределением микрокристаллитов платины со средним размером частиц 0.6 и 1.7 нм представлены на Фиг.6 и 7 соответственно. Неоднородное распределение частиц платины по поверхности носителя - микрометровых агрегатов наряду с очень мелкими частицами, характерное для образцов катализаторов 1 мас.% Pt/γ-Al2O3, приготовленных по примерам 9 и 10 из растворов предшественников с высоким содержанием HNO3, показано на Фиг.8 и 9 соответственно.Figures 4 and 5 illustrate the opposite behavior of platinum nitrate solutions prepared according to examples 4 and 5, respectively, as a result of dilution with water to a similar concentration, with the appearance along with small large particles of about 24 nm in size, the proportion of which increases with time. Micrographs of highly dispersed catalysts of 1 wt.% Pt / γ-Al 2 O 3 prepared according to examples 6 and 8, with a uniform distribution of platinum microcrystallites with an average particle size of 0.6 and 1.7 nm are presented in Fig.6 and 7, respectively. The inhomogeneous distribution of platinum particles on the surface of the carrier - micrometer aggregates along with very small particles, typical for samples of catalysts 1 wt.% Pt / γ-Al 2 O 3 prepared according to examples 9 and 10 from solutions of precursors with a high content of HNO 3 shown in Fig and 9, respectively.

Пример 1.Example 1

Через бледно-желтую суспензию 1.37 г Н2[Pt(ОН)6] (0.046 моль) в 2.5-3.0 мл воды при 50-70°С пропускают слабый ток диоксида азота при постоянном перемешивании, при этом происходит полное его поглощение, а из раствора выделяется немного бесцветного моноксида азота. После полного растворения осадка раствор окрашивается в красноватый цвет, но получившийся раствор недостаточно стабилен, поэтому ток газа не прекращают до тех пор, пока окраска раствора не перейдет в зеленоватую. Время синтеза составляет около 30 мин. В течение суток происходит изменение окраски раствора до желто-оранжевой за счет окисления нитрозильных лигандов в комплексе платины; дальнейших изменений раствора не происходит. Полученный желто-оранжевый раствор содержит 18-20 мас.% Pt (~1.3 М), он стабилен и как минимум в течение года может быть использован для приготовления катализаторов. Разбавленные растворы с содержанием платины 10-2-10-3 М бледно-желтого цвета стабильны в течение месяца.Through a pale yellow suspension of 1.37 g of H 2 [Pt (OH) 6 ] (0.046 mol) in 2.5-3.0 ml of water at 50-70 ° C, a weak stream of nitrogen dioxide is passed with constant stirring, while it is completely absorbed, and from a solution of a little colorless nitric oxide. After complete dissolution of the precipitate, the solution turns reddish, but the resulting solution is not stable enough, so the gas flow is not stopped until the color of the solution turns green. The synthesis time is about 30 minutes. During the day, the color of the solution changes to yellow-orange due to the oxidation of nitrosyl ligands in the platinum complex; Further changes to the solution do not occur. The resulting yellow-orange solution contains 18-20 wt.% Pt (~ 1.3 M), it is stable and can be used to prepare catalysts for at least a year. Diluted solutions with a platinum content of 10 -2 -10 -3 M pale yellow are stable for a month.

Пример 2.Example 2

В суспензию 1.37 г Н2[Pt(ОН)6] (0.046 моль) в 2.0-2.5 мл воды при помешивании добавляют по каплям 0.46 мл (0.38 г) концентрированной азотной кислоты (d 1.37 г/мл, соотношение HNO3:Pt=1:1). Через полученную желто-оранжевую суспензию при 50-70°С пропускают слабый ток диоксида азота при постоянном перемешивании, при этом происходит полное его поглощение, а из раствора выделяется немного бесцветного моноксида азота. После полного растворения осадка раствор окрашивается в красноватый цвет, но ток газа не прекращают до тех пор, пока окраска раствора не перейдет в зеленовато-бурую. Время синтеза составляет около 20 мин. В течение суток происходит изменение окраски раствора до оранжевой. Полученный оранжевый раствор содержит 18-20 мас.% Pt, он стабилен и в течение года, как минимум, может быть использован для приготовления катализаторов. Разбавленные растворы с содержанием платины 10-2-10-3 М бледно-оранжевого цвета стабильны в течение месяца.To a suspension of 1.37 g of H 2 [Pt (OH) 6 ] (0.046 mol) in 2.0-2.5 ml of water, 0.46 ml (0.38 g) of concentrated nitric acid (d 1.37 g / ml, HNO 3 ratio: Pt = 1: 1). A weak current of nitrogen dioxide is passed through the resulting yellow-orange suspension at 50-70 ° C with constant stirring, while it is completely absorbed, and a little colorless nitric oxide is released from the solution. After complete dissolution of the precipitate, the solution turns reddish, but the gas flow is not stopped until the color of the solution turns into a greenish-brown. The synthesis time is about 20 minutes. During the day, the color of the solution changes to orange. The resulting orange solution contains 18-20 wt.% Pt, it is stable and can be used for preparing catalysts for at least a year. Diluted solutions with a platinum content of 10 -2 -10 -3 M pale orange are stable for a month.

Пример 3.Example 3

В суспензию 1.37 г Н2[Pt(ОН)6] (0.046 моль) в 1.12-1.72 мл воды при помешивании добавляют по каплям 1.38 мл (1.15 г) концентрированной азотной кислоты (d 1.37 г/мл, соотношение HNO3:Pt=3:1). Через полученную оранжевую суспензию при 50-70°С пропускают слабый ток диоксида азота при постоянном перемешивании, при этом происходит полное его поглощение, а из раствора выделяется немного бесцветного моноксида азота. После полного растворения осадка раствор окрашивается в красный цвет, но ток газа не прекращают до тех пор, пока окраска раствора не перейдет в бурую. Время синтеза составляет около 10 мин. В течение суток происходит изменение окраски раствора до оранжево-красной. Полученный оранжево-красный раствор содержит 18-20 мас.% Pt, он стабилен и в течение года, как минимум, может быть использован для приготовления катализаторов. Разбавленные растворы с содержанием платины 10-2-10-3 М ярко-оранжевого цвета стабильны в течение месяца.To a suspension of 1.37 g of H 2 [Pt (OH) 6 ] (0.046 mol) in 1.12-1.72 ml of water, 1.38 ml (1.15 g) of concentrated nitric acid (d 1.37 g / ml, HNO 3 ratio: Pt = 3: 1). A weak stream of nitrogen dioxide is passed through the resulting orange suspension at 50-70 ° C with constant stirring, while it is completely absorbed, and a little colorless nitrogen monoxide is released from the solution. After complete dissolution of the precipitate, the solution turns red, but the gas flow does not stop until the color of the solution turns brown. The synthesis time is about 10 minutes. During the day, the color of the solution changes to orange-red. The resulting orange-red solution contains 18-20 wt.% Pt, it is stable and can be used for preparing catalysts for at least a year. Diluted solutions with a platinum content of 10 -2 -10 -3 M bright orange are stable for a month.

Пример 4 (для сравнения).Example 4 (for comparison).

Через красную суспензию 1.37 г Н2[Pt(ОН)6] (0.046 моль) в 2.5-3.0 мл концентрированной азотной кислоты (d 1.37 г/мл, соотношение HNO3:Pt=5-6:1) при 50-70°С пропускают слабый ток диоксида азота при постоянном перемешивании. После полного растворения осадка ток газа не прекращают еще несколько минут. Время синтеза составляет около 10 мин. В течение суток происходит некоторое изменение окраски раствора. Полученный темно-красный раствор содержит 18-20 мас.% Pt, он стабилен и в течение года, как минимум, может быть использован для приготовления катализаторов, однако разбавленные растворы с содержанием платины 10-2-10-3 М ярко-красного цвета стабильны только несколько дней, после чего происходит выпадение оранжевого гидратированного оксида платины.Through a red suspension 1.37 g of H 2 [Pt (OH) 6 ] (0.046 mol) in 2.5-3.0 ml of concentrated nitric acid (d 1.37 g / ml, ratio of HNO 3 : Pt = 5-6: 1) at 50-70 ° C pass a weak stream of nitrogen dioxide with constant stirring. After complete dissolution of the precipitate, the gas flow does not stop for several minutes. The synthesis time is about 10 minutes. During the day, there is some change in the color of the solution. The resulting dark red solution contains 18-20 wt.% Pt, it is stable and can be used to prepare catalysts for at least a year, however, dilute solutions with a platinum content of 10 -2 -10 -3 M bright red are stable only a few days, after which the precipitation of orange hydrated platinum oxide occurs.

Пример 5 (для сравнения).Example 5 (for comparison).

Красную суспензию 1.37 г Н2[Pt(ОН)6] (0.046 моль) в 3.6 мл концентрированной азотной кислоты (d 1.37 г/мл, соотношение HNO3:Pt=8:1, как в прототипе JP 11092150) перемешивают при 70°С в отсутствие оксидов азота. Полное растворение осадка требует нескольких часов; длительность синтеза зависит от предыстории предшественника Н2[Pt(ОН)6]. В течение суток происходит некоторое изменение окраски раствора. Полученный темно-красный раствор содержит ~20 мас.% Pt, он стабилен в концентрированном состоянии и может быть использован для приготовления катализаторов, однако разбавленные растворы с содержанием платины 10-2-10-3 М темно-красного цвета нестабильны - они мутнеют уже через несколько минут, а в течение часа начинается выпадение оранжевого гидратированного оксида платины.A red suspension of 1.37 g of H 2 [Pt (OH) 6 ] (0.046 mol) in 3.6 ml of concentrated nitric acid (d 1.37 g / ml, the ratio of HNO 3 : Pt = 8: 1, as in the prototype JP 11092150) is stirred at 70 ° C in the absence of nitrogen oxides. Complete dissolution of the precipitate requires several hours; the duration of the synthesis depends on the background of the precursor H 2 [Pt (OH) 6 ]. During the day, there is some change in the color of the solution. The resulting dark red solution contains ~ 20 wt.% Pt, it is stable in a concentrated state and can be used to prepare catalysts, but diluted solutions with a platinum content of 10 -2 -10 -3 M dark red are unstable - they become cloudy after a few minutes, and within an hour, the precipitation of orange hydrated platinum oxide begins.

Пример 6. Приготовление нанесенного катализатора 1% Pt/γ-Al2O3 из раствора предшественника, приготовленного по примеру 1.Example 6. Preparation of a supported catalyst of 1% Pt / γ-Al 2 O 3 from a precursor solution prepared according to example 1.

Носитель γ-Al2О3 (Sosol TKA-432, Германия) предварительно измельчают, рассеивают по фракциям и прокаливают при Т 500°С в течение 2 ч. Для получения катализаторов используют фракцию 0.25 - 0.50 мм (Sуд.~118 м2/г по BET). Носитель (4.5 г), обезвоженный непосредственно перед синтезом при 120°С в течение 4 ч, пропитывают по влагоемкости раствором «нитронитрата платины» №1 (173 мкл раствора (0.247 г) в 5.6 мл дистиллированной воды); сушат до воздушно-сухого состояния не менее 24 ч, затем при 120°С в течение 4 ч и прокаливают на воздухе при 400°С в течение 4 ч.The γ-Al 2 O 3 support (Sosol TKA-432, Germany) is preliminarily crushed, dispersed into fractions and calcined at T 500 ° C for 2 hours. To obtain the catalysts, a 0.25-0.50 mm fraction is used (Ssp. ~ 118 m 2 / g by BET). The carrier (4.5 g), dehydrated immediately before synthesis at 120 ° C for 4 hours, is soaked in moisture capacity with a solution of Platinum Nitronitrate No. 1 (173 μl of a solution (0.247 g) in 5.6 ml of distilled water); dried to an air-dry state for at least 24 hours, then at 120 ° C for 4 hours and calcined in air at 400 ° C for 4 hours

Пример 7. Приготовление нанесенного катализатора 1% Pt/γ-Al2O3 из раствора предшественника, приготовленного по примеру 2, по методике, как в примере 6.Example 7. The preparation of the supported catalyst 1% Pt / γ-Al 2 O 3 from the precursor solution prepared according to example 2, by the method as in example 6.

Пример 8. Приготовление нанесенного катализатора 1% Pt/γ-Al2О3 из раствора предшественника, приготовленного по примеру 3, по методике, как в примере 6.Example 8. The preparation of the supported catalyst 1% Pt / γ-Al 2 O 3 from the precursor solution prepared according to example 3, by the method as in example 6.

Пример 9. Катализатор сравнения.Example 9. The comparison catalyst.

Приготовление нанесенного катализатора 1% Pt/γ-Al2О3 из раствора предшественника, приготовленного по примеру 4, по методике, как в примере 6.Preparation of supported catalyst 1% Pt / γ-Al 2 O 3 from a precursor solution prepared according to example 4, by the method as in example 6.

Пример 10. Катализатор сравнения.Example 10. The comparison catalyst.

Приготовление нанесенного катализатора 1% Pt/γ-Al2O3 из раствора предшественника, приготовленного по примеру 5, по методике, как в примере 6.Preparation of supported catalyst 1% Pt / γ-Al 2 O 3 from a precursor solution prepared according to example 5, according to the method as in example 6.

ТаблицаTable Раствор нитрата платины (пример №)A solution of platinum nitrate (example No.) Динамика изменения размеров коллоидных частиц в растворе после разбавленияThe dynamics of changes in the size of colloidal particles in solution after dilution Средний диаметр коллоидных частиц в 0.01 М разбавленном растворе, нмThe average diameter of colloidal particles in 0.01 M diluted solution, nm Катализатор, приготовленный из этого раствора предшественика, разбавленного до 10-2-10-3 М (пример №)The catalyst prepared from this precursor solution diluted to 10 -2 -10 -3 M (example No.) Содержа-ние платины, мас.%The content of platinum, wt.% Средний размер частиц Pt на поверхности оксида алюминия, нм1 The average particle size of Pt on the surface of alumina, nm 1 1one УменьшениеDecrease 0.50.5 66 0.950.95 0.60.6 22 УменьшениеDecrease 0.80.8 77 0.890.89 1.31.3 33 УменьшенииDecrease 1.21.2 88 0.930.93 1.71.7 4four УкрупнениеEnlargement 4.22 4.2 2 99 0.900.90 Неоднор.3 Neodnor. 3 55 укрупнениеenlargement 5.04 5.0 4 1010 0.870.87 Неоднор.5 Neodnor. 5 1 - Для мелких частиц - по данным ПЭМ, для крупных - по данным ХРД
2 - Бимодальное распределение частиц по размерам, максимумы распределения 1.0 и 24 нм (данные МУР)
3 - Бимодальное распределение частиц, мелкие 1.1 нм и крупные неоднородные рентгеноаморфные агрегаты размером до 200 нм (данные ПЭМ, РФА)
4 - Бимодальное распределение частиц по размерам, максимумы распределения 1 и 24 нм (данные МУР)
5 - Бимодальное распределение частиц, мелкие 1-1.5 нм и крупные неоднородные рентгеноаморфные агрегаты размером до 1 микрона (данные ПЭМ, РФА)
1 - For small particles - according to TEM, for large - according to data
2 - Bimodal particle size distribution, distribution maximums 1.0 and 24 nm (SANS data)
3 - Bimodal particle distribution, small 1.1 nm and large heterogeneous X-ray amorphous aggregates up to 200 nm in size (TEM, XRD data)
4 - Bimodal particle size distribution, distribution maxima of 1 and 24 nm (SANS data)
5 - Bimodal particle distribution, small 1-1.5 nm and large heterogeneous X-ray amorphous aggregates up to 1 micron in size (TEM, XRD data)

Claims (3)

1. Способ получения стабильных концентрированных растворов нитратов платины (IV) растворением гексагидроксоплатиновой кислоты при температуре 50-80°С, отличающийся тем, что растворение проводят под действием диоксида азота в воде или под действием диоксида азота в водном растворе азотной кислоты.1. A method of obtaining stable concentrated solutions of platinum (IV) nitrates by dissolving hexahydroxoplatinic acid at a temperature of 50-80 ° C, characterized in that the dissolution is carried out under the influence of nitrogen dioxide in water or under the action of nitrogen dioxide in an aqueous solution of nitric acid. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что растворение гексагидроксоплатиновой кислоты проводят в водном растворе, не содержащем или содержащем не более 3 молей HNO3 на моль платины, при этом получают растворы стабильные не только в концентрированном, но и в разбавленном состоянии, причем при разбавлении происходит уменьшение размеров коллоидных частиц.2. The method according to claim 1, characterized in that the dissolution of hexahydroxoplatinic acid is carried out in an aqueous solution that does not contain or contains no more than 3 moles of HNO 3 per mole of platinum, while stable solutions are obtained not only in a concentrated, but also in a diluted state, moreover, upon dilution, a decrease in the size of colloidal particles occurs. 3. Применение растворов, полученных согласно п.1 или 2, в качестве предшественников для приготовления высокодисперсных и ультрадисперсных платиновых катализаторов. 3. The use of solutions obtained according to claim 1 or 2, as precursors for the preparation of highly dispersed and ultrafine platinum catalysts.
RU2007146547/04A 2007-12-12 2007-12-12 Method of obtaining platinum nitrate and based on them platinum catalysts RU2352391C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007146547/04A RU2352391C1 (en) 2007-12-12 2007-12-12 Method of obtaining platinum nitrate and based on them platinum catalysts

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007146547/04A RU2352391C1 (en) 2007-12-12 2007-12-12 Method of obtaining platinum nitrate and based on them platinum catalysts

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2352391C1 true RU2352391C1 (en) 2009-04-20

Family

ID=41017642

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007146547/04A RU2352391C1 (en) 2007-12-12 2007-12-12 Method of obtaining platinum nitrate and based on them platinum catalysts

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2352391C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107324409A (en) * 2017-07-27 2017-11-07 成都光明派特贵金属有限公司 A kind of method for preparing platinum nitrate solution
CN110482619A (en) * 2019-08-13 2019-11-22 中船重工黄冈贵金属有限公司 A kind of synthetic method of platinum nitrate solution

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107324409A (en) * 2017-07-27 2017-11-07 成都光明派特贵金属有限公司 A kind of method for preparing platinum nitrate solution
CN110482619A (en) * 2019-08-13 2019-11-22 中船重工黄冈贵金属有限公司 A kind of synthetic method of platinum nitrate solution

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109963648B (en) Mixed oxides based on cerium and zirconium
JP5541920B2 (en) Highly reducible composition made with nanometer cerium oxide on support, preparation method and use as catalyst
RU2428248C2 (en) COMPOSITIONS PARTICULARLY USED TO TRAP NITROGEN OXIDES (NOx)
EP3257581A1 (en) Cerium-zirconium composite oxide, preparation method therefor and use thereof in catalyst
EP3257815B1 (en) Micron-scale cerium oxide particle having multi-core single-shell structure and preparation method therefor
US20090191108A1 (en) Zirconium/Praseodymium Oxide NOx Traps and Prufication of Gases Containing Nitrogen Oxides (NOx) Therewith
JPH0999240A (en) Preparation of catalyst composition
US20060094596A1 (en) Catalyst for exhaust gas purification
US20180252139A1 (en) Oxygen storage/release material
CN102515229A (en) Preparation method for activated alumina with large pore volume and high specific surface area
CN109689208B (en) Methane oxidation catalyst, preparation process and use method thereof
CN109641200B (en) Methane oxidation catalyst, preparation process and use method thereof
RU2490062C1 (en) Catalyst for purification of exhaust gases, containing volatile organic compounds, method of its obtaining and method of purification of exhaust gases, containing volatile organic compounds
RU2352391C1 (en) Method of obtaining platinum nitrate and based on them platinum catalysts
US20080268159A1 (en) Production Method of Precious Metal Catalyst
JP2017502824A (en) Oxygen storage material
EP0604987A1 (en) Removal of nitrogen oxide from exhaust gas
JPWO2006006277A1 (en) Catalyst and process for producing cycloolefin
JP2006305406A (en) CATALYST FOR REMOVING NOx IN EXHAUST GAS
White et al. Control of porosity and surface area in alumina: II. Alcohol and glycol additives
JP5112966B2 (en) Lean burn exhaust gas purification catalyst
JP4233572B2 (en) Honeycomb catalyst for exhaust gas purification
RU2388532C1 (en) Method to prepare catalyst for detoxication of exhaust gases (versions)
JP6047384B2 (en) Ceria-zirconia composite oxide material and method for producing the same
JP4474684B2 (en) Exhaust gas purification catalyst and method for producing the same