AlNi-PILC材料负载PdOx纳米晶催化剂的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种AlNi‑柱撑粘土(AlNi‑PILC)及其负载PdOx纳米晶催化剂的制备方法及应用；上述制备方法中通过高温高压一步水热法合成AlNi柱化剂，进而合成AlNi‑PILC；以AlNi‑PILC为载体，利用高温液相还原一步法合成高分散的PdOx纳米晶催化剂，用于低浓度苯的催化燃烧的应用。本发明专利技术解决了“提升提高了传统柱撑粘土的比表面积、孔体积以及稳定性，提升负载PdO催化剂中活性物种的稳定性、高度分散性和尺寸均一性”的技术问题。本发明专利技术具备制备方法简单、重复性高；合成的AlNi‑PILC材料具有大比表面积、大孔径等优良特性；催化剂中活性物种PdO具有高度分散性和尺寸均一性，用于低浓度苯的催化降解，催化活性优异。

Preparation and application of PdOx nanocrystalline catalyst supported on AlNi-PILC material

The invention discloses a preparation method and application of AlNi_pillared clay (AlNi_PILC) and its supported PdOx nanocrystalline catalyst; in the preparation method, the AlNi_PILC is synthesized by one-step hydrothermal method at high temperature and high pressure, and the highly dispersed PdO is synthesized by one-step reduction method with AlNi_PILC as the support and by high temperature liquid phase reduction. X nanocrystalline catalyst is used for catalytic combustion of low concentration benzene. The invention solves the technical problem of \lifting and improving the specific surface area, pore volume and stability of traditional pillared clay, and enhancing the stability, high dispersion and size uniformity of the active species in the supported PdO catalyst\. The method has the advantages of simple preparation method and high repeatability; the synthesized AlNi_PILC material has the advantages of large specific surface area, large pore size and other excellent characteristics; the active species PdO in the catalyst has high dispersion and uniformity in size, and is used for catalytic degradation of low concentration benzene with excellent catalytic activity.

【技术实现步骤摘要】
AlNi-PILC材料负载PdOx纳米晶催化剂的制备方法及应用
本专利技术涉及化学催化剂制备工艺
，特别是一种AlNi-PILC负载PdOx纳米晶催化剂的制备方法及应用。
技术介绍
若要取得高活性的、高稳定性的催化材料，就要形成大量的催化活性位和有利于VOCs分子的吸附活化。从理论上讲，要实现这一目标可以从两个方面考虑，第一是采用大比表面、纳米多孔的载体材料使得催化活性组分能够得到很好的分散，并利于反应物分子的吸脱附；第二是使得活性相的结构得到优化，提高其分散性、稳定性等，进而产生良好的催化性能。目前制备负载型催化剂大多数采用传统的制备方法(如浸渍法、共沉淀法)，很难控制负载的活性组分的分散度、粒径分布，从而导致活性位不均一、性能不稳定等缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述现有技术的不足，通过简化合成步骤，提供一种通过高温高压一步水热法得到AlNi复合柱化剂，进而制备AlNi-PILC的方法。以AlNi-PILC为载体，利用高温液相还原一步法，提供一种具有高度分散的用于苯催化燃烧的PdOx纳米晶/AlNi-PILC催化剂的制备方法。为了实现上述目的，本专利技术所设计的一种PdOx纳米晶/AlNi-PILC的制备方法，其包括以下的步骤：1)AlNi-PILC的制备首先，取LocronL(碱式氯化铝，Al2(OH)5Cl·2-3H2O，Al离子的浓度为1.5mol/L)和硝酸镍溶液(1.0mol/L)加入到高压釜中，将Al/Ni的摩尔比调节至5/1；其次，把高压釜放入烘箱中干燥，调节烘箱温度为100℃，等放置16h后，取出高压釜自然冷却至30℃；最后，将高压釜内的溶液取出，并加去离子水稀释Al离子的浓度至0.1mol/L，得到AlNi复合柱化剂，待用；首先，利用Aladdin公司的KSF无机级蒙脱土(MMT)作为起始原料，在60℃下将上述步骤中的AlNi复合柱化剂缓慢滴加到2wt％MMT中，以1gMMT计，Al的用量为20mmol；其次，搅拌浑浊液3h后，离心至无Cl-；最后，浑浊液在烘箱中110℃烘干后，马弗炉500℃下焙烧2h，得到AlNi-PILC。MMT及AlNi-PILC的比表面积及孔体积，如下表1：表1MMT及AlNi-PILC的比表面积及孔体积aBET比表面积；b中孔比表面积；c在P/P0＝0.99下计算材料的总孔体积；d根据t-plot方法计算。2)AlNi-PILC负载PdOx纳米晶催化剂的制备方法，其包括以下的步骤：首先，以1)中制备的AlNi-PILC为载体，将AlNi-PILC和过量的乙二醇加入三口烧瓶中，搅拌0.5h后，加入一定量的H2PdCl4溶液，在高纯氮气保护下继续搅拌12h；再次，使用NaOH溶液调节混合液pH至11后，165℃下搅拌3h，取出三口烧瓶，冷却至室温，离心至无Cl-；最后，在烘箱中110℃烘干，马弗炉400℃下焙烧2h，其中Pd负载量为0.2wt％，得到PdOx纳米晶/AlNi-PILC催化剂。本专利技术中所提供一种AlNi-PILC负载PdOx纳米晶催化剂，是一种全新的纳米颗粒的PdO催化剂，可用于低浓度苯的催化燃烧。本专利技术与现有技术相比较，其具备以下的优点：1.利用高温高压一步法制备AlNi-PILC柱化剂，方法简单、重复性高；2.合成的AlNi-PILC材料具有大比表面积、大孔径等优良特性；3.利用高温液相还原一步法合成PdOx纳米晶/AlNi-PILC催化剂，活性物种PdOx具有很好的稳定性、高度分散性和尺寸均一性(1-2nm)，用于低浓度苯的催化降解，催化效果良好。附图说明图1为本专利技术的AlNi-PILC制备及其负载型PdOx纳米晶催化剂用于苯催化燃烧工艺流程图；图2为MMT、AlNi-PILC的XRD谱图；图3a为AlNi-PILC的高分辨电镜图一；图3b为AlNi-PILC负载PdOx纳米晶催化剂的高分辨电镜图二；图3c为Pd/AlNi-PILC的能谱图；图4为浸渍法制备的Pd/AlNi-PILC-IM和液相高温还原法制备的Pd/MMT、Pd/AlNi-PILC催化剂催化降解低浓度苯的催化活性图。图5Pd/AlNi-PILC的耐久性、耐氯、耐水蒸汽实验图具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。本实施例中提供一种新型AlNi-PILC的制备方法，其包括以下的步骤：1)AlNi-PILC的制备量取10mL、6.0mol/L的LocronL和一定体积的1.0mol/L硝酸镍溶液加到高压釜中，将Al/Ni的摩尔比调节至5/1，再向高压釜中加去离子水稀释溶液使Al离子的浓度为1.5mol/L；密封高压釜并在烘箱中干燥，烘箱温度为100℃，干燥时间为16h，取出反应釜自然冷却至30℃，将高压釜里面的溶液取出并加去离子水稀释至600mL，即Al离子的浓度为0.1mol/L，得到AlNi复合柱化剂，待用。利用Aladdin公司的KSF无机级蒙脱土(MMT)作为起始原料；在60℃下AlNi复合柱化剂缓慢滴加到用去离子水配制好的2wt％MMT中，以1gMMT计，Al的用量为20mmol；利用机械搅拌浑浊液；滴完后取出，离心至无Cl-(用硝酸银溶液检验)；在烘箱中110℃烘干后，马弗炉500℃(10℃/min)下焙烧2h，得到AlNi-PILC。如图1所示，本实施例中还提供了一种AlNi-PILC负载PdOx纳米晶催化剂的制备方法，其包括以下的步骤：以上述中制备的AlNi-PILC为载体，磨成40-60目均匀颗粒，待用；利用液相高温还原一步法，将AlNi-PILC和过量的乙二醇(作为溶剂和还原剂)加入三口烧瓶中，搅拌0.5h后，加入一定量的H2PdCl4溶液，在高纯氮气保护下继续搅拌过夜(搅拌满12h)；使用NaOH溶液调节混合液pH至11后，在165℃下搅拌3h，取出三口烧瓶，冷却至室温，离心至无Cl-(用硝酸银溶液检验)；在烘箱中110℃烘干，马弗炉400℃(10℃/min)下焙烧2h，其中Pd负载量为0.2wt％，得到PdOx纳米晶/AlNi-PILC催化剂。一种AlNi-PILC负载PdOx纳米晶催化剂的应用，在于上述AlNi-PILC负载PdOx纳米晶催化剂可用于低浓度苯的催化燃烧。对上述实施所制得的AlNi-PILC及PdOx纳米晶催化剂进行X射线衍射、比表面积及孔体积、高分辨电镜测定、活性测定及耐久性等实验，如下所述：1、比表面积和孔体积测定结果：检测条件：粘土材料比表面积和孔体积在TristarⅡ3020apparatus(MicromeriticsCompany，USA)液氮温度(77K)。样品均在200℃抽真空预处理4h。采用Barrett-Joyner-Halenda(BJH)方法测定孔体积。结果见表1。.从表1可以看到，AlNi-PILC的SBET和Vp分别在375m2/g和0.21cm3/g，远大于MMT的。也大于传统方法合成的柱撑粘土的比表面积(一般在200-300m2/g)。此方法提供了一种步骤简单的合成柱撑粘土的方法，且其结构远优于普通的柱撑粘土。2、X射线衍射测定结果：检测条件：粘土材料物相结构采用X-射线衍射(XRD)方法测定，实验在PANalytical型X-射线粉末衍射仪上进行，CuKα射线，管电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种AlNi‑PILC材料负载PdOx纳米晶催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下的步骤：首先，利用高温高压一步水热法合成AlNi复合柱化剂，进而合成具有大比表面积、大孔径的AlNi‑PILC，待用；其次，将AlNi‑PILC和过量的乙二醇加入三口烧瓶中，搅拌0.5h后，加入一定量的H2PdCl4溶液，在高纯N2保护下继续搅拌12h；再次，使用NaOH溶液调节混合液pH至11后，165℃下搅拌3h，取出三口烧瓶，冷却至25℃，离心至无Cl‑；最后，在烘箱中110℃烘干，马弗炉400℃下焙烧2h，且程序升温速率为10℃/min，其中Pd负载量为0.2wt％，得到PdOx纳米晶/AlNi‑PILC催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种AlNi-PILC材料负载PdOx纳米晶催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下的步骤：首先，利用高温高压一步水热法合成AlNi复合柱化剂，进而合成具有大比表面积、大孔径的AlNi-PILC，待用；其次，将AlNi-PILC和过量的乙二醇加入三口烧瓶中，搅拌0.5h后，加入一定量的H2PdCl4溶液，在高纯N2保护下继续搅拌12h；再次，使用NaOH溶液调节混合液pH...

【专利技术属性】
技术研发人员：左树锋，曾敏峰，李敬荣，成珍，陈珠，郑洁，
申请(专利权)人：绍兴文理学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33