四氧化三钴负载纳米金催化剂制备方法及其产品和应用技术

本发明专利技术提供一种四氧化三钴负载纳米金催化剂及其制备方法和应用，将油胺的环己烷溶液滴入Co(NO3)2水溶液获得溶液A；将十六烷基三甲基溴化铵以及正丁醇加入水中，再加入氯金酸溶液，形成溶液B，将溶液A逐滴滴入溶液B中，获得分散液；将NaBH4水溶液逐滴滴入上述分散液，同时通入高纯氧气将获得的沉淀物洗涤干燥焙烧获得所需的催化剂。本发明专利技术利用络合—氧化的方法，一步合成了新型四氧化三钴负载纳米金催化剂，实现了金纳米颗粒的均匀分散，该方法在保证活性的基础上，大大降低了催化剂的成本，使得本发明专利技术具有更广阔的市场应用前景。

Preparation of four oxidation three cobalt supported gold nanoparticles and their products and Applications

The invention provides a four oxidation three cobalt supported nano gold catalyst and preparation method and application thereof, the oil amine cyclohexane solution into Co (NO3) 2 aqueous solution to obtain A solution; sixteen alkyl three methyl bromide and butanol is added to water, then adding chlorauric acid solution, forming a solution of B A, the solution drop wise into solution B, obtained dispersion; the NaBH4 aqueous solution by drops into the dispersion, sediment washing drying and roasting through the high pure oxygen will be the catalyst needed. The invention makes use of complex oxide, one step synthesis of a new four oxidation three cobalt supported nano gold catalyst, the uniform dispersion of gold nanoparticles, the activity of the basis, greatly reduces the cost of the catalyst, the invention has a broad market prospect.

【技术实现步骤摘要】
四氧化三钴负载纳米金催化剂制备方法及其产品和应用
本专利技术涉及一种四氧化三钴负载纳米金催化剂及其制备方法和应用，尤其是涉及一种用于可挥发性有机物催化消除的负载金催化剂的制备方法及应用。
技术介绍
随着国家环保法律法规对VOCs大气污染物排放有了更高的控制要求，近年来，对含挥发性有机化合物废气的处理受到极大关注。已经开发了多种技术用于VOCs废气排放，所述技术包括热破坏、吸附和催化氧化。热破坏需要较高的操作温度和高昂的设备投入，能耗及成本较高，因此，热破坏可能不是最有效的。在一些情况下，通过吸附剂如活性炭吸附将废气排放物中的VOCs去除是一种可选择的方法。然而，该方法没有破坏污染物而只是将它们富集，容易造成二次污染。此外，吸附效率会受到废气排放物中的挥发性有机化合物的种类和浓度的影响。催化氧化是破坏废气排放物挥发性有机化合物有效和经济的方式。贵金属的d电子轨道未填满，表面易吸附反应物，利于形成中间活性化合物，具有较高的催化活性，具有抗氧化、耐腐蚀等综合优良特性，具有较好的应用效果。过渡金属氧化物由于其价格低廉且结构相对稳定常常被用作催化燃烧的催化剂。在微乳液体系中，分散相以小于100nm的尺寸存在，彼此分离形成微反应器。由微乳液法制备的纳米粒子催化剂具有粒径小、比表面积大、分布窄、易控制、催化活性高、选择性好、热稳定性好等优点。四氧化三钴作为碳氢污染物催化燃烧催化剂虽然具有良好的催化活性，但其在使用过程中仍然存在着热稳定性差的问题。其在高温条件下易烧结，甚至转变成为惰性的CoO，从而极大地降低了其催化活性。专利(CN105817229A)报道铈锆固溶体承载氧化钴可以提高其四氧化三钴的抗烧结性能，然而在500摄氏度焙烧时，其转化率达到10%、50%、90%的转化温度分别为210℃、266℃、350℃，本专利技术四氧化三钴负载纳米金催化剂转化率达到10%、50%、90%的转化温度分别为200℃、220℃、260℃，其性能进一步提高，这说明本方法对于四氧化三钴高温稳定性起到一定的作用，这对于开发应用催化剂具有非常重要的意义。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术目的在于：提供一种四氧化三钴负载纳米金催化剂制备方法。本专利技术的再一目的在于提供上述制备方法获得的四氧化三钴负载纳米金催化剂产品。本专利技术的又一目的在于：提供所述四氧化三钴负载纳米金催化剂的应用。本专利技术目的通过下述方案实现：一种四氧化三钴负载纳米金催化剂的制备方法，包括以下步骤：（1）将100ml油胺的环己烷溶液逐滴滴入300ml0.1mol/L的Co(NO3)2水溶液，高速搅拌2h，获得溶液A；（2）将适量的十六烷基三甲基溴化铵以及正丁醇加入300mL水中，高速搅拌1h，再加入1ml0.01mol/L氯金酸溶液，高速搅拌2h，形成均一分散的溶液B，将溶液A逐滴滴入溶液B中，高速搅拌3h，获得分散液；（3）将0.05mol/LNaBH4水溶液逐滴滴入上述分散液，同时通入20ml/min高纯氧气保证富氧环境，反应温度为40摄氏度，将获得的沉淀物洗涤后，放入100摄氏度的烘箱中12h干燥后，放入马弗炉中，焙烧温度为300-500摄氏度，焙烧时间2h，即获得所需的催化剂。本专利技术利用络合—氧化的方法，一步合成了新型四氧化三钴负载纳米金催化剂，实现了金纳米颗粒的均匀分散，过渡金属氧化物承载贵金属纳米颗粒，通过贵金属与载体的相互作用，提高了贵金属的原子利用率以及有效降低贵金属用量，并且提高了其高温稳定性。本专利技术该方法在保证活性的基础上，大大降低了催化剂的成本，使得本专利技术具有更广阔的市场应用前景。本专利技术提供根据上述制备方法得到一种四氧化三钴负载纳米金催化剂。本专利技术Au/CoOx负载型催化剂有效的降低了丙烷燃烧的起燃温度，丙烷在270℃可以完全燃烧，其工作温度适用于蓄热式催化燃烧设备。本专利技术还提供一种四氧化三钴负载纳米金催化剂用于可挥发性有机物催化消除的应用。本专利技术优越性在于：利用微乳液的方法，一步合成了新型四氧化三钴负载纳米金催化剂，实现了金纳米颗粒的均匀分散，具有较好的活性和高温稳定性，制备方法简单的特点。由上述方法获得的四氧化三钴负载纳米金催化剂产品有效的降低了丙烷燃烧的起燃温度，适用于蓄热式催化燃烧设备。附图说明图1为实施例1Au/CoOx负载型催化剂的高分辨扫描电镜图片。具体实施方式以下实例结合附图用于更详细地说明本专利技术，但本专利技术并不限于此。用于丙烷催化燃烧的所有催化剂活性评价在固定床微反应器（内径8mm石英，长250mm）中进行，催化剂的用量为100mg，温度采用K型热电偶自动控制。标准钢瓶气经配气系统与空气混合进入反应器进行燃烧。流量采用质量流量计控制，丙烷的浓度为0.1vol%，每克催化剂每小时处理的废气量为30L。主要反应产物为二氧化碳和水。实施例1一种四氧化三钴负载纳米金催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将100ml油胺的环己烷溶液逐滴滴入300ml0.1mol/L的Co(NO3)2水溶液，高速搅拌2h，获得溶液A；（2）将适量的十六烷基三甲基溴化铵以及正丁醇加入300mL水中，高速搅拌1h，再加入1ml0.01mol/L氯金酸溶液，高速搅拌2h，形成均匀分散的溶液B，将溶液A逐滴滴入溶液B中，高速搅拌3h，获得分散液；（3）将0.05mol/LNaBH4水溶液逐滴滴入上述分散液，同时通入20ml/min纯氧保证富氧环境，反应温度为40℃，将获得的沉淀物洗涤后，放入100℃的烘箱中12h干燥后，放入马弗炉中，在300℃焙烧2h，即获得所需的四氧化三钴负载纳米金催化剂。催化剂命名为Au/CoOx-300。Au/CoOx负载型催化剂的高分辨扫描电镜图片如图1所示。下表1中T10%、T50%、T90%分别为转化率达到10%、50%、90%时所需的反应温度：。实施例2一种四氧化三钴负载纳米金催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将100ml油胺的环己烷溶液逐滴滴入300ml0.1mol/L的Co(NO3)2水溶液，高速搅拌2h，获得溶液A；（2）将适量的十六烷基三甲基溴化铵以及正丁醇加入300mL水中，高速搅拌1h，再加入1ml0.01mol/L氯金酸溶液，高速搅拌2h，形成均匀分散的溶液B，将溶液A逐滴滴入溶液B中，高速搅拌3h，获得分散液；（3）将0.05mol/LNaBH4水溶液逐滴滴入上述分散液，同时通入20ml/min纯氧保证富氧环境，反应温度为40℃，将获得的沉淀物洗涤后，放入100℃的烘箱中12h干燥后，放入马弗炉中，在400℃焙烧2h，即获得所需的四氧化三钴负载纳米金催化剂。催化剂命名为Au/CoOx-400。下表2中T10%、T50%、T90%分别为转化率达到10%、50%、90%时所需的反应温度：。实施例3一种四氧化三钴负载纳米金催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将100ml油胺的环己烷溶液逐滴滴入300ml0.1mol/L的Co(NO3)2水溶液，高速搅拌2h，获得溶液A；（2）将适量的十六烷基三甲基溴化铵以及正丁醇加入300mL水中，高速搅拌1h，再加入1ml0.01mol/L氯金酸溶液，高速搅拌2h，形成均匀分散的溶液B，将溶液A逐滴滴入溶液B中，高速搅拌3h，获得分散液；（3）将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种四氧化三钴负载纳米金催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将100ml油胺的环己烷溶液逐滴滴入300ml 0.1mol/L的Co(NO3)2水溶液，高速搅拌2h，获得溶液A；（2）将适量的十六烷基三甲基溴化铵以及正丁醇加入300mL水中，高速搅拌1h，再加入1ml 0.01mol/L氯金酸溶液，高速搅拌2h，形成均匀分散的溶液B，将溶液A逐滴滴入溶液B中，高速搅拌3h，获得分散液；（3）将0.05mol/L NaBH4水溶液逐滴滴入上述分散液，同时通入20ml/min纯氧保证富氧环境，反应温度为40℃，将获得的沉淀物洗涤后，放入100℃的烘箱中12h干燥后，放入马弗炉中，在300‑500℃焙烧2h，即获得所需的四氧化三钴负载纳米金催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种四氧化三钴负载纳米金催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将100ml油胺的环己烷溶液逐滴滴入300ml0.1mol/L的Co(NO3)2水溶液，高速搅拌2h，获得溶液A；（2）将适量的十六烷基三甲基溴化铵以及正丁醇加入300mL水中，高速搅拌1h，再加入1ml0.01mol/L氯金酸溶液，高速搅拌2h，形成均匀分散的溶液B，将溶液A逐滴滴入溶液B中，高速搅拌3h，获得分散液；（3...

【专利技术属性】
技术研发人员：何丹农，张涛，赵昆峰，高振源，杨玲，袁静，蔡婷，金彩虹，
申请(专利权)人：上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31