金属有机化学气相沉积法合成金属催化剂及方法技术

本发明专利技术涉及金属有机化学气相沉积法合成金属催化剂及方法；按金属的负载量为5‑30wt％进行称取金属有机前体与载体，分别置于叉形管的两侧，抽真空，在60‑300℃汽化温度下保持6‑12h，使金属有机前体充分汽化并吸附于载体上；吸附完全后，将负载有金属有机前体的载体取出置于管式炉中，在氢气和惰性气体的混合气下进行动态沉积，使金属有机前体在管式炉中150‑600℃热分解温度下进行热分解；分解时间2‑8h，得到负载均匀的金属基催化剂。本发明专利技术催化剂，活性组分的担载量可有效控制。活性组分能够高度分散在载体的表面；具有良好的应用前景。

Metal organic chemical vapor deposition method for synthesizing metal catalyst and method

The present invention relates to a method for the synthesis of metal catalyst and metal organic chemical vapor deposition; according to the load of the metal is 5 30wt% the metal organic precursor and carrier, both sides are respectively arranged on the fork tube vacuum pumping, keep 6 12h in 60 300 DEG C vaporization temperature, the metal organic precursor fully vaporization and adsorbed on the carrier; after adsorption, the load carrier of metal organic precursors was taken out and placed in the tube furnace, the dynamic deposition in the mixed gas of hydrogen and inert gas, the metal organic precursor in a tube furnace 150 600 DEG C temperature of thermal decomposition under thermal decomposition; decomposition time 2 8h supported metal catalysts for homogeneous. The load of the active component can be effectively controlled by the catalyst. The active component can be highly dispersed on the surface of the carrier, and has a good application prospect.

【技术实现步骤摘要】
金属有机化学气相沉积法合成金属催化剂及方法
本专利技术涉及一种活性组分的担载量可有效控制且负载均匀的催化剂的制备方法，属于催化剂及制备

技术介绍
催化剂的制备方法不仅对催化剂的比表面积及孔结构有很大的影响，对催化剂的结构形貌及催化活性也有非常大的影响，因此找出最有利于催化剂发挥催化活性的制备方法就显得尤为重要，对于催化剂的工业生产也有着十分重要的意义。目前制备钴基、镍基、铜基及钨基等催化剂的方法多种多样，以下是各种制备方法的简单介绍及存在的优缺点。(1)机械混合法机械混合法是将两种及两种以上的物质加入混合设备中进行机械混合，该方法的优势是操作非常简单，设备要求低。但是该方法制备的催化剂无法实现活性组分与载体的充分接触，活性组分负载不均匀。(2)沉淀法沉淀法是在一种或者一种以上的活性组分的盐溶液中加入沉淀剂，生成固体沉淀，将生成的固体沉淀进行抽滤、干燥或焙烧后形成催化剂。一般以一定浓度的硝酸盐溶液和碳酸钠溶液同时逐滴的加入到烧杯中，通过控制溶液的PH值来控制滴加的速率，使其在一定的水浴温度下进行反应，到反应液滴加完毕后，在一定的温度下晶化一段时间，进行洗涤抽滤，干燥或焙烧即可得到目标催化剂。该方法的制备过程简单易行，设备要求低且可合成出尺寸可控的纳米材料，但是由于沉淀剂的加入，可能会导致活性组分的局部浓度过高，产生团聚或组成不够均匀等问题。(3)溶胶凝胶法(简称SG法)溶胶凝胶法是活性组分以无机物或有机醇盐作为前驱物，将原料在液相中均匀混合，进行分解、缩合反应，在溶液中形成稳定的溶胶体系，经陈化后胶粒间发生聚合，形成三维网络结构的凝胶，经干燥、烧结固化，形成单组分或多组分金属氧化物催化剂。该方法与其他方法相比，所用的原料会先分散到溶剂中，因此可以在短时间内获得分子水平的均匀性，较易在分子水平上均匀地渗入一定的微量元素，因此溶胶凝胶法在合成无机化合物领域，有很重要的地位。(4)浸渍法浸渍法是将一种活性组分或一种以上活性组分的金属离子溶液中加入高孔隙率的载体，保持一定的温度，溶液进入载体的孔隙中，将载体沥干，经干燥、焙烧和活化，即可得到负载型金属催化剂。该方法操作简单，生产能力高，成本低，通过选择合适的载体，使催化剂具有所需要比表面积及孔径。其缺点是在浸渍的过程中，由于各因素的影响，会导致活性组分负载的不均匀。目前，制备钴基催化剂常用的方法有沉淀法及浸渍法等，制备镍基催化剂常用的方法有沉淀法、溶胶凝胶法及浸渍法等，制备铜基催化剂常用的方法有沉淀法、溶胶凝胶法及浸渍法等，制备钨基催化剂常用的方法有溶胶凝胶法、机械混合法及浸渍法等。而采用金属有机化学气相沉积法来制备钴基、镍基、铜基、钨基等催化剂尚未报道，本专利技术采用金属有机化学气相沉积法制备的催化剂不仅工艺结构简单，操作条件温和，而且活性组分的负载量可控，活性组分负载均匀，有利于活性组分最大限度的发挥催化活性。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种金属有机化学气相沉积法来合成催化剂，金属有机化学气相沉积法又称为金属有机化学气相外延，是金属有机前驱物经过汽化、热分解等步骤进行气相外延生长的技术，是近现代应用十分广泛的气相外延技术。MOCVD法是美国洛克威尔公司的马克斯维特(Manasevit)提出来的制备化合物半导体薄片单晶的一项新技术。80年代以来得到了迅速的发展，日益成为制备薄膜材料和半导体材料的首选方法。MOCVD过程可分为两类：其一是均相反应，即气态源物质分子在反应室内进行化学反应，生成固态活性粒子在衬底上沉积成膜。另一类是非均相反应，即气态源物质分子随载气一起进入反应室内，气态源物质分子首先被吸附在衬底上，然后进行热分解反应，使有机金属前驱物的配体发生分解反应。均相反应过程一般用于合成超细粉体，非均相反应过程大多数情况下用于合成薄膜。而对于合成活性组分为钴、镍、铜、钨等的催化剂，MOCVD技术还并未涉及，我们提出的采用该方法来合成催化剂，不仅工艺结构简单，操作条件温和，且活性组分的负载量可控，活性组分负载均匀，有利于活性组分最大限度的发挥催化活性。本专利技术的技术方案如下：一种金属有机化学气相沉积法合成金属催化剂，将有机金属前驱体采用金属有机化学气相沉积法负载于载体上，有机金属前体的担载质量为5-30wt％。所述的催化剂的载体为固体碱、γ-Al2O3、TiO2、ZrO2、SiO2、分子筛、AC、Graphene或介孔碳材料。所述的催化剂是金属钴、金属镍、金属铜、金属钨中的任一种为活性组分。所述催化剂的金属有机前驱体为乙酰丙酮钴(Co(acac)2)、乙酰丙酮镍(Ni(acac)2)、乙酰丙酮铜(Cu(acac)2)、六氟乙酰丙酮-1，5环辛二烯铜((hfac)Cu(COD))、六氟乙酰丙酮铜((hfac)2Cu)或六羰基钨(W(CO)6)等前驱物。本专利技术的一种金属有机化学气相沉积法合成金属催化剂的制备方法，按金属的负载量为5-30wt％进行称取金属有机前体与载体，分别置于叉形管的两侧，抽真空，在60-300℃汽化温度下保持6-12h，使金属有机前体充分汽化并吸附于载体上；吸附完全后，将负载有金属有机前体的载体取出置于管式炉中，在氢气和惰性气体的混合气下进行动态沉积，使金属有机前体在管式炉中150-600℃热分解温度下进行热分解；分解时间2-8h，得到负载均匀的金属基催化剂。所述有机金属钴前体的汽化温度为130-300℃；热分解温度为380-600℃。所述有机金属镍前体的汽化温度为80-190℃；热分解温度为150-300℃。所述机金属铜前体的汽化温度为60-160℃；热分解温度为200-290℃。所述有机金属钨前体六羰基钨的汽化温度为105℃；热分解温度为360℃。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术以金属有机化学气相沉积法制备的新型的金属基催化剂，活性组分的担载量可有效控制。2、本专利技术制备的金属基催化剂，活性组分能够高度分散在载体的表面。3、与浸渍法、沉淀法等传统的制备方法相比，活性组分的负载更均匀且担载量可有效控制，具有良好的应用前景。附图说明图1为固体碱1的XRD谱图；图2为固体碱2的XRD谱图；图3为固体碱3的XRD谱图；图4为实施例10的催化剂的XRD谱图；图5为实施例21催化剂的XRD谱图；图6为实施例22催化剂的XRD谱图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术的保护范围并不限于所述内容。一种金属有机化学气相沉积法合成金属催化剂，将有机金属前驱体中的一种或者一种以上采用金属有机化学气相沉积法负载于载体上，有机金属前体的担载质量为5-30wt％。所述的催化剂的载体为固体碱、γ-Al2O3、TiO2、ZrO2、SiO2、分子筛、AC、Graphene或介孔碳材料。所述的催化剂是以金属钴、金属镍、金属铜、金属钨中的任一种作为活性组分。所述的催化剂采用MOCVD法将活性组分负载于载体上，活性组分的负载量为5-30wt％。所述催化剂的金属有机前驱体为乙酰丙酮钴(Co(acac)2)、乙酰丙酮镍(Ni(acac)2)、乙酰丙酮铜(Cu(acac)2)、六氟乙酰丙酮-1，5环辛二烯铜((hfac)Cu(COD))、六氟乙酰丙酮铜((hfac)2Cu))及六羰基钨(W(CO)6)等前驱物。按金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属有机化学气相沉积法合成金属催化剂，其特征在于：将有机金属前驱体采用金属有机化学气相沉积法负载于载体上，有机金属前体的担载质量为5‑30wt％。

【技术特征摘要】
1.一种金属有机化学气相沉积法合成金属催化剂，其特征在于：将有机金属前驱体采用金属有机化学气相沉积法负载于载体上，有机金属前体的担载质量为5-30wt％。2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于：所述的催化剂的载体为固体碱、γ-Al2O3、TiO2、ZrO2、SiO2、分子筛、AC、Graphene或介孔碳材料。3.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于：所述的催化剂是金属钴、金属镍、金属铜、金属钨中的任一种为活性组分。4.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于：所述催化剂的金属有机前驱体为乙酰丙酮钴、乙酰丙酮镍、乙酰丙酮铜、六氟乙酰丙酮-1，5环辛二烯铜、六氟乙酰丙酮铜或六羰基钨的前驱物。5.根据权利要求1所述的催化剂的制备方法，其特征在于：按金属的负载量为5-30wt％进行称取金属有机前体与载体，分别置于叉形管的两侧，抽真...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪娜，张罗云，刁新勇，梁长海，刘庆岭，宋春风，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12