一种高分散负载型贵金属粉末催化剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高分散负载型贵金属粉末催化剂的制备方法，该方法为：一、将粉末状载体与去离子水混合均匀形成悬浊液；将贵金属前驱体溶解于去离子水中，形成水相溶液；二、将悬浊液加到搅拌釜式浆态反应器中搅拌，调节悬浊液的pH值为碱性；三、将水相溶液经雾化后加到搅拌釜式浆态反应器内，则贵金属离子以贵金属沉淀物的形式析出，并吸附沉积在悬浊液中的粉末状载体的表面，形成均匀的浆料；四、在一定温度下对浆料进行搅拌老化，贵金属沉淀物锚定在粉末状载体表面，然后还原贵金属沉淀物，过滤和洗涤，得到高分散负载型贵金属粉末催化剂。本发明专利技术制备过程简单，易于控制，适宜工业化生产高分散负载型贵金属粉末催化剂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于催化材料
，具体涉及一种高分散负载型贵金属粉末催化剂的制备方法。
技术介绍
高分散负载型贵金属粉末催化剂具有催化活性高、选择性好、循环使用寿命长等特点，在石油化工、制药、精细化工和有机合成等领域广泛被使用，具有十分重要的作用。自1875年德国人E.雅各布在克罗伊茨纳赫建立了第一座生产发烟硫酸的接触法装置，并制造所需的铂催化剂，这是固体工业催化剂的先驱。贵金属铂是第一个工业催化剂，现在贵金属已经是诸多重要工业催化剂中的催化活性组分，高分散负载型贵金属粉末催化剂是一类广泛应用的环境友好催化材料，对甲醛低温催化燃烧等反应具有良好的催化效果，并在氨合成反应、有机污染物消除、加氢及重整催化反应、气体传感器、燃料电池等方面有潜在或实际应用价值。目前，高分散负载贵金属粉末催化剂的制备和生产过程中，有多种生产方法，如沉淀沉积法，浸渍法，滚涂法，沉淀法，混合法，离子交换法，气相合成法等。专利CN104399455公开了一种钯炭催化剂的制备方法，将氯化钯溶液喷雾到流化床中的经过酸碱处理与氧化处理的活性炭上，通入氢气还原，最后用纯水洗涤。但该制备方法通过引风机将粉末状活性炭在流化床中保持沸腾状态，一方面不可避免地造成粉末活性炭随着热氮气流喷出流化床，更严重的是，造成活性炭在流化床中无规律地运动，与氯化钯溶液的接触几率不均等，从而导致活性组分钯在活性炭表面的不均匀分布，而且粉末活性炭吸附氯化钯溶液后，很容易发粘粘壁，进一步加剧了氯化钯在活性炭的不均匀分散，催化活性难以得到充分发挥。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种高分散负载型贵金属粉末催化剂的制备方法。该制备方法能够得到粒径分布范围窄的活性金属组分高度均匀地分散在粉末载体表面，有效提升了负载型贵金属粉末催化剂的制备效率和效果，解决了现有技术中的生产方法制备的负载型贵金属粉末催化剂的活性组分分布不均匀，易团聚，工业化难度大等技术问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种高分散负载型贵金属粉末催化剂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将非水溶性的粉末状载体与去离子水混合均匀形成悬浊液；将贵金属前驱体溶解于去离子水中，形成水相溶液；所述悬浊液中粉末状载体的质量百分含量为1％～50％，所述水相溶液中贵金属前驱体的质量浓度为0.01g/mL～0.20g/mL；步骤二、将步骤一中所述悬浊液加到搅拌釜式浆态反应器中，开始搅拌，并调节悬浊液的pH值为碱性；步骤三、将步骤一中所述水相溶液经雾化后加到步骤二中装有碱性悬浊液的搅拌釜式浆态反应器内，所述水相溶液的贵金属离子在碱性条件下以贵金属沉淀物的形式析出，在搅拌条件下迅速分散到悬浊液中，并吸附沉积在所述悬浊液中的粉末状载体的表面，最后形成均匀的浆料；步骤四、在温度为0℃～100℃、搅拌的条件下对步骤三中所述浆料进行老化1h～48h，所述贵金属沉淀物锚定在粉末状载体表面，然后通过湿法化学还原法将贵金属沉淀物还原成贵金属，过滤和洗涤，得到高分散负载型贵金属粉末催化剂。上述一种高分散负载型贵金属粉末催化剂的制备方法，其特征在于，步骤一中所述载体为氧化铝、碳酸钙、活性炭、硫酸钡、二氧化钛、二氧化硅、分子筛或陶瓷。上述一种高分散负载型贵金属粉末催化剂的制备方法，其特征在于，步骤一所述贵金属前驱体为Pt的水溶性化合物、Pd的水溶性化合物、Ru的水溶性化合物、Rh的水溶性化合物、Ir的水溶性化合物、Au的水溶性化合物和Ag的水溶性化合物中的一种或两种以上。上述一种高分散负载型贵金属粉末催化剂的制备方法，其特征在于，步骤一中所述贵金属前驱体中贵金属的质量含量为所述粉末状载体质量的0.01％～30％。上述一种高分散负载型贵金属粉末催化剂的制备方法，其特征在于，步骤一中所述贵金属前驱体中贵金属的质量含量为所述粉末状载体质量的1％～10％。上述一种高分散负载型贵金属粉末催化剂的制备方法，其特征在于，步骤二中通过尿素、氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠和碳酸氢钾中的至少一种物质来调节悬浊液的pH值至碱性。上述一种高分散负载型贵金属粉末催化剂的制备方法，其特征在于，步骤二中调节悬浊液的pH值至8～10。上述一种高分散负载型贵金属粉末催化剂的制备方法，其特征在于，步骤三中所述水相溶液通过高压喷雾嘴、高压雾化器或超声雾化器喷雾成雾化颗粒，所述雾化颗粒的粒径为0.5um～5um。上述一种高分散负载型贵金属粉末催化剂的制备方法，其特征在于，步骤四中所述湿法化学还原方法所用的还原剂为柠檬酸、草酸、甲醛、甲酸、水合肼、硼氢化钠、硼氢化钾、盐酸肼、抗坏血酸和多元醇中的一种或两种以上，所述还原剂的添加量为步骤一中所述贵金属前驱体中贵金属质量含量的2～10倍。上述一种高分散负载型贵金属粉末催化剂的制备方法，其特征在于，步骤四中通过板框压滤机、离心机或负压漏斗进行过滤。上述一种高分散负载型贵金属粉末催化剂的制备方法，其特征在于，步骤四中通过板框压滤机、离心机和负压漏斗进行过滤。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术提供的制备方法中执行沉淀沉积步骤中采用喷雾雾化将贵金属活性组分前驱体水相溶液以雾化方式加入到搅拌釜式浆态反应器，实现了贵金属离子均匀分散于载体悬浊液表面，在喷雾雾化的同时，催化剂载体在搅拌釜式浆态反应器中强力搅拌下翻滚，因此提高的催化剂载体和活性物质的接触效果，因此在提升催化剂制备效率的同时，保证了催化剂载体的沉淀沉积效果。另外，喷雾雾化的加入方式有效控制贵金属离子与悬浊液中的碱性基团的结合，实现了贵金属沉淀的尺寸控制，能够在同等条件下使用较少的活性组分溶液实现催化剂载体的均匀地高度分散沉淀沉积步骤。2、本专利技术在搅拌釜式浆态反应器中，将贵金属雾化至粉末载体表面，极大程度地均匀地高度分散在粉末载体表面上，充分发挥贵金属作为活性组分的作用，提高了产品的性能和一致性，而且本专利技术的制备方法，工艺简便，过程操作易于控制，具有极高的实用性，有利于工业化生产。3、本专利技术的高分散负载型贵金属粉末催化剂的制备方法，工艺简便，易于操作控制，能够生产高分散负载型贵金属粉末催化剂，贵金属活性组分高度分散在载体表面，具有高催化活性和选择性。下面通过附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步的详细说明。附图说明图1为本专利技术实施例11制备的高分散负载型贵金属粉末催化剂中的5％Pd/C催化剂的SEM照片。图2为本专利技术实施例17制备的高分散负载型贵金属粉末催化剂中的5％Pd/C催化剂的TEM照片。具体实施方式实施例1本实施例制备高分散负载型贵金属粉末催化剂的方法包括以下步骤：步骤一、将粉末状氧化铝载体与去离子水均匀混合形成悬浊液；氯化钯溶解于去离子水中，形成水相溶液；所述悬浊液中粉末状氧化铝载体的质量百分含量为30％，所述水相溶液中贵金属前驱体的质量浓度为0.05g/mL；所述氯化钯中钯的质量含量为所述粉末状氧化铝载体质量的1％；步骤二、将步骤一中所述悬浊液加入到搅拌釜式浆态反应器中，启动搅拌，并加入碳酸钠调节悬浊液的pH值为9.2；步骤三、将步骤一中所述水相溶液通过高压雾化器雾化后，以粒径为3um的雾化颗粒喷入搅拌釜式浆态反应器内，所述水相溶液中钯离子在碱性条件下以氢氧化钯沉淀形式析本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高分散负载型贵金属粉末催化剂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将非水溶性的粉末状载体与去离子水混合均匀形成悬浊液；将贵金属前驱体溶解于去离子水中，形成水相溶液；所述悬浊液中粉末状载体的质量百分含量为1％～50％，所述水相溶液中贵金属前驱体的质量浓度为0.01g/mL～0.20g/mL；步骤二、将步骤一中所述悬浊液加到搅拌釜式浆态反应器中，开始搅拌，并调节悬浊液的pH值为碱性；步骤三、将步骤一中所述水相溶液经雾化后加到步骤二中装有碱性悬浊液的搅拌釜式浆态反应器内，所述水相溶液的贵金属离子在碱性条件下以贵金属沉淀物的形式析出，在搅拌条件下迅速分散到悬浊液中，并吸附沉积在所述悬浊液中的粉末状载体的表面，最后形成均匀的浆料；步骤四、在温度为0℃～100℃、搅拌的条件下将步骤三中所述浆料老化1h～48h，所述贵金属沉淀物锚定在粉末状载体表面，然后通过湿法化学还原法将贵金属沉淀物还原成贵金属，过滤和洗涤，得到高分散负载型贵金属粉末催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种高分散负载型贵金属粉末催化剂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将非水溶性的粉末状载体与去离子水混合均匀形成悬浊液；将贵金属前驱体溶解于去离子水中，形成水相溶液；所述悬浊液中粉末状载体的质量百分含量为1％～50％，所述水相溶液中贵金属前驱体的质量浓度为0.01g/mL～0.20g/mL；步骤二、将步骤一中所述悬浊液加到搅拌釜式浆态反应器中，开始搅拌，并调节悬浊液的pH值为碱性；步骤三、将步骤一中所述水相溶液经雾化后加到步骤二中装有碱性悬浊液的搅拌釜式浆态反应器内，所述水相溶液的贵金属离子在碱性条件下以贵金属沉淀物的形式析出，在搅拌条件下迅速分散到悬浊液中，并吸附沉积在所述悬浊液中的粉末状载体的表面，最后形成均匀的浆料；步骤四、在温度为0℃～100℃、搅拌的条件下将步骤三中所述浆料老化1h～48h，所述贵金属沉淀物锚定在粉末状载体表面，然后通过湿法化学还原法将贵金属沉淀物还原成贵金属，过滤和洗涤，得到高分散负载型贵金属粉末催化剂。2.根据权利要求1所述一种高分散负载型贵金属粉末催化剂的制备方法，其特征在于，步骤一中所述载体为氧化铝、碳酸钙、活性炭、硫酸钡、二氧化钛、二氧化硅、分子筛或陶瓷。3.根据权利要求1所述一种高分散负载型贵金属粉末催化剂的制备方法，其特征在于，步骤一所述贵金属前驱体为Pt的水溶性化合物、Pd的水溶性化合物、Ru的水溶性化合物、Rh的水溶性化合物、Ir的水溶性化合物、Au的水溶性化合物和Ag的水溶性化合...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾利辉，孔凡超，闫江梅，曾永康，李岳锋，李小虎，张之翔，
申请(专利权)人：西安凯立新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61