My/LaxSr1-xTi1-yO3催化剂、其制法及应用制造技术

本发明专利技术公开了一种My/LaxSr1‑xTi1‑yO3催化剂、其制法及应用。所述催化剂的化学式为My/LaxSr1‑xTi1‑yO3，其中M为贵金属掺杂活性组分，LaxSr1‑xTi1‑yO3为氧化物载体，x为0.05～0.95，y为0.01～0.1。所述氧化物载体具有三维有序介孔钙钛矿结构，贵金属掺杂活性组分均匀负载在氧化物载体上。所述制法包括：使金属前驱物混合体系与硬模板微球混合，并高温煅烧得到LaxSr1‑xTi1‑yMyO3催化剂前体，之后进行还原处理，制得My/LaxSr1‑xTi1‑yO3催化剂。本发明专利技术催化剂的制备工艺简单可控，所获催化剂表面均匀分散贵金属活性组分，催化活性高。

My/LaxSr1-xTi1-yO3 catalyst, its process and Application

The invention discloses a My/LaxSr1 xTi1 yO3 catalyst, its preparation method and application. The chemical formula of the catalyst is My/LaxSr1 xTi1 yO3, in which M is a noble metal doped active component, LaxSr1 xTi1 yO3 is the oxide carrier, X is 0.05 ~ 0.95, y is 0.01 ~ 0.1. The oxide support has a three-dimensional ordered mesoporous perovskite structure, and noble metal doped active components are uniformly loaded on the oxide carrier. The method includes: mixing the metal precursor mixture with the hard template microspheres, and calcining the precursor of the LaxSr1 xTi1 yMyO3 catalyst at high temperature, then the reduction treatment is carried out, and the My/LaxSr1 xTi1 yO3 catalyst is prepared. The preparation process of the catalyst is simple and controllable, and the active component of noble metal is uniformly dispersed on the surface of the catalyst, and the catalytic activity is high.

【技术实现步骤摘要】
My/LaxSr1-xTi1-yO3催化剂、其制法及应用
本专利技术涉及催化剂，尤其涉及一种具有表面均匀分散贵金属活性组分的三维有序介孔钙钛矿结构My/LaxSr1-xTi1-yO3催化剂及其制备方法与应用，属于催化剂制备

技术介绍
近年来，绿色友好型化学一直是发展的重点。汽车尾气不完全燃烧所造成的大气污染和燃料电池中合成气的不纯物质所导致的Pt电极中毒，这些都是科学家们时代解决的核心问题。目前大多数用来解决这些问题的催化剂是贵金属负载氧化物载体，包括Au/Al2O3、Pt/TiO2、Pt/CeO2-TiO2、Pt/Al2O3、Fe2O3-Cr2O3、CuO-ZnO等。虽然这些催化剂制备工序简单、贵金属活性高，但是成本高、循环稳定性差，而且工业上应用在水煤气反应中的高温催化剂(Fe2O3-Cr2O3)在反应过程中容易产生Cr6+,这不仅污染环境，也对人身健康造成威胁；低温水煤气转换催化剂(CuO-ZnO)则具有自然特性，贮存要求较高，这就需要研究出一种环保、高效、循环稳定性高、适用范围广的催化剂。ABO3结构的独特性和可修饰性受到大多数研究者的青睐，这种结构的催化剂易合成、成本低、应用范围广。目前主要的合成方法包括共沉淀法、水热合成法、溶胶凝胶法、固相合成法等。但是这些方法合成出来的催化剂孔径小、内扩散影响严重、孔道无序不均一，而且掺杂贵金属表面析出量少造成催化结果不理想。因此，如何对ABO3结构催化剂的制备方法进行优化，寻求一种催化活性高、又可以增大表面析出贵金属活性成分的含量和分散性的催化剂制备新技术，已然成为业界研究人员长期以来一直努力的方向。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种具有表面均匀分散贵金属活性组分的三维有序介孔钙钛矿结构My/LaxSr1-xTi1-yO3催化剂及其制备方法，以克服现有技术中的不足。本专利技术的另一目的在于提供所述催化剂的应用。为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：本专利技术实施例提供了一种My/LaxSr1-xTi1-yO3催化剂，其化学式为My/LaxSr1-xTi1-yO3，其中M为贵金属掺杂活性组分，LaxSr1-xTi1-yO3为氧化物载体，x为0.05～0.95，y为0.01～0.1。所述氧化物载体具有三维有序介孔钙钛矿结构，所述贵金属掺杂活性组分均匀负载在氧化物载体上。在一些实施方案中，所述贵金属掺杂活性组分在所述氧化物载体的表面原位析出且分散均匀。进一步地，所述催化剂所含孔洞的孔径为100～200nm。进一步地，所述贵金属掺杂活性组分包括Au、Pd、Pt、Ru和Ag中的任意一种或两种以上的组合。进一步地，所述贵金属掺杂活性组分于所述氧化物载体上的负载量为0.4～5wt％。本专利技术实施例还提供了一种My/LaxSr1-xTi1-yO3催化剂的制备方法，其包括：使金属前驱物混合体系与硬模板微球混合，并进行高温煅烧，得到LaxSr1-xTi1-yMyO3催化剂前体，其中x为0.05～0.95，y为0.01～0.1，M为贵金属掺杂活性组分，所述金属前驱物混合体系包括含La化合物、含Sr化合物、含Ti化合物与贵金属前驱物的组合；于还原性气氛中对所述催化剂前体进行还原处理，制得My/LaxSr1-xTi1-yO3催化剂，其中，所述催化剂包括具有三维有序介孔钙钛矿结构的氧化物载体，所述氧化物载体上均匀负载有贵金属掺杂活性组分。进一步地，所述金属前驱物混合体系中的含La化合物、含Sr化合物、含Ti化合物与贵金属前驱物的摩尔比为(0.05～0.95)：(0.05～0.95)：(0.9～0.99)：(0.01～0.1)。进一步地，所述贵金属前驱物包括HAuCl4、PdCl2、HPtCl4、Pd(NO3)2、Pt(NO3)2、RuCl2、Pd(NH4)4(NO3)2和Pt(NH4)4(NO3)2中的任意一种或两种以上的组合。进一步地，所述高温煅烧的温度为600～1000℃，时间为2～10h。进一步地，所述还原处理的温度为100～500℃，时间为1～10h。本专利技术实施例还提供了由前述方法制备的My/LaxSr1-xTi1-yO3催化剂。本专利技术实施例还提供了前述的My/LaxSr1-xTi1-yO3催化剂于CO氧化反应、三效催化反应或水煤气转换反应中的应用。与现有技术相比，本专利技术的优点包括：1)本专利技术提供的My/LaxSr1-xTi1-yO3催化剂包括三维有序介孔的钙钛矿结构和在还原性气氛下贵金属可以在表面析出均匀分布以及增大的氧缺陷促进表面氧迁移等特性；2)本专利技术以PMMA为硬球模板，合成了一系列贵金属原位负载的My/LaxSr1-xTi1-yO3催化剂，适用于多种贵金属负载三维有序介孔材料的制备，既可以提高催化剂的孔径大小、降低催化剂成本，又可以增大表面析出贵金属活性成分的含量和分散性，进而提高催化活性，制得的催化剂具有比表面积大和可循环利用率高的特性；3)本专利技术提供的催化剂制备工艺简单可控，产物结构和成分可调控，催化活性高，应用范围广，所用贵金属活性成分含量低，在应用于CO氧化反应、三效催化反应和水煤气转化反应中时，可以大幅提升反应的选择性和目标产物收率。附图说明图1是本专利技术实施例1所获三维有序介孔钙钛矿结构贵金属Pd掺杂La0.1Sr0.9Ti0.95Pd0.05O3催化剂的XRD结构示意图。图2是本专利技术一典型实施方案所制备的PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)硬模板微球的扫描电镜图。具体实施方式鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案，如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。本专利技术实施例的一个方面提供的一种My/LaxSr1-xTi1-yO3催化剂，其化学式为My/LaxSr1-xTi1-yO3，其中M为贵金属掺杂活性组分，LaxSr1-xTi1-yO3为氧化物载体，x为0.05～0.95，y为0.01～0.1。所述氧化物载体具有三维有序介孔钙钛矿结构，所述贵金属掺杂活性组分均匀负载在氧化物载体上。在一些实施方案中，所述贵金属掺杂活性组分在所述氧化物载体的表面原位析出且分散均匀。进一步地，所述催化剂所含孔洞的孔径为100～200nm。进一步地，所述催化剂的比表面积为30～256m2/g。进一步地，所述氧化物载体的直径为170～230nm。进一步地，所述贵金属掺杂活性组分包括Au、Pd、Pt、Ru、Ag以及它们的合金，但不限于此。进一步地，所述贵金属掺杂活性组分的颗粒尺寸为1～10nm，优选为1～3nm。进一步地，所述贵金属掺杂活性组分于所述氧化物载体上的负载量为0.4～5wt％，优选为3～5wt％，本专利技术提供的My/LaxSr1-xTi1-yO3催化剂包括三维有序介孔的钙钛矿结构和在还原性气氛下贵金属可以在表面析出均匀分布以及增大的氧缺陷促进表面氧迁移等特性。本专利技术实施例的另一个方面还提供了一种My/LaxSr1-xTi1-yO3催化剂的制备方法，其包括：使金属前驱物混合体系与硬模板微球混合，并进行高温煅烧，得到三维有序介孔钙钛矿结构贵金属掺杂的LaxSr1-xTi1-yMyO3催化剂前体，其中x为0.05～0.95，y为0.01～0.1，M为贵金属掺杂活性组分，其中y的取值保证贵金属掺杂活性组分M本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种My/LaxSr1‑xTi1‑yO3催化剂，其特征在于，所述催化剂的化学式为My/LaxSr1‑xTi1‑yO3，其中M为贵金属掺杂活性组分，LaxSr1‑xTi1‑yO3为氧化物载体，x为0.05～0.95，y为0.01～0.1。所述氧化物载体具有三维有序介孔钙钛矿结构，所述贵金属掺杂活性组分均匀负载在氧化物载体上。

【技术特征摘要】
1.一种My/LaxSr1-xTi1-yO3催化剂，其特征在于，所述催化剂的化学式为My/LaxSr1-xTi1-yO3，其中M为贵金属掺杂活性组分，LaxSr1-xTi1-yO3为氧化物载体，x为0.05～0.95，y为0.01～0.1。所述氧化物载体具有三维有序介孔钙钛矿结构，所述贵金属掺杂活性组分均匀负载在氧化物载体上。2.根据权利要求1所述的My/LaxSr1-xTi1-yO3催化剂，其特征在于：所述贵金属掺杂活性组分在所述氧化物载体的表面原位析出且分散均匀。3.根据权利要求1所述的My/LaxSr1-xTi1-yO3催化剂，其特征在于：所述催化剂所含孔洞的孔径为100～200nm；和/或，所述催化剂的比表面积为30～256m2/g。4.根据权利要求1或2所述的My/LaxSr1-xTi1-yO3催化剂，其特征在于：所述氧化物载体的直径为170～230nm；和/或，所述贵金属掺杂活性组分包括Au、Pd、Pt、Ru和Ag中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述表面原位析出贵金属活性组分的颗粒尺寸为1～10nm，优选为1～3nm；和/或，所述贵金属掺杂活性组分于所述氧化物载体上的负载量为0.4～5wt％，优选为3～5wt％。5.一种My/LaxSr1-xTi1-yO3催化剂的制备方法，其特征在于包括：使金属前驱物混合体系与硬模板微球混合，并进行高温煅烧，得到LaxSr1-xTi1-yMyO3催化剂前体，其中x为0.05～0.95，y为0.01～0.1，M为贵金属掺杂活性组分，所述金属前驱物混合体系包括含La化合物、含Sr化合物、含Ti化合物与贵金属前驱物的组合；于还原性气氛中对所述催化剂前体进行还原处理，制得My/LaxSr1-xTi1-yO3催化剂，其中，所述催化剂包括具有三维有序介孔钙钛矿结构的氧化物载体，所述氧化物载体上均匀负载有贵金属掺杂活性组分。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述金属前驱物混合体系包括金属前驱物硝酸盐；优选的，所述金属前驱物混合体系中的含La化合物、含Sr化合物、含Ti化合物与贵金属前驱物的...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁萧雅，尹宏峰，余小龙，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江,33