The invention provides a nano catalyst with core-shell structure, which takes precious metal nanoparticles as active component and metal oxide solid solution capable of providing oxygen vacancies as coating layer. By using metal oxide solid solution as coating layer, the active components of noble metals can be well protected from sintering, thus the service life of the catalyst is longer. At the same time, metal oxide solid solution can provide a large number of oxygen holes, facilitate the storage and transfer of oxygen, and promote the catalytic activity of noble metals. The catalyst with core-shell structure prepared by the invention has high catalytic activity, good thermal stability and sintering resistance. The preparation method of nano catalyst with core-shell structure provided by the invention is simple and does not involve any toxic and harmful organic reagents. The preparation process is green and pollution-free with water as solvent, mild and rapid reaction, short process route, and is very suitable for industrial popularization and application.
【技术实现步骤摘要】
一种具有核壳结构的纳米催化剂及其制备方法与应用
本专利技术属于贵金属催化剂
,具体涉及一种核壳结构的纳米催化剂及其制备方法与应用。
技术介绍
甲烷是一种温室气体,其带来的温室效应相当于同样分子数的二氧化碳的25倍。近年来随着工业发展,大气中甲烷的含量日益增高,其人为来源主要是煤矿、天然气的开采和使用。煤矿乏风中含有低浓度的甲烷,虽然其浓度普遍小于0.75%,但由于煤矿乏风的风量极大,所以由其带入大气中的甲烷造成的温室效应也不容忽视。煤矿乏风中的甲烷因浓度过低无法通过直接燃烧的方式除去,因此研究人员研发了催化低浓度甲烷燃烧的催化剂。理论上,甲烷充分燃烧时仅生成二氧化碳和水,所以作为天然气、沼气和油田伴生气主要成分的甲烷又被认为是一种清洁能源。但是,由于甲烷在燃烧时自由基反应剧烈,火焰温度高达1600℃,所以实际上当甲烷在空气中燃烧时,还会伴随产生NOX、CO等大气污染物。为此,研究人员在进行催化甲烷燃烧的催化剂研发时,将甲烷的起燃温度和燃烧峰值温度也作为了重要的考察条件。贵金属对C-H键具有出色的活化能力,是一种活性相当高的甲烷燃烧催化剂,能够催化低浓度甲烷燃烧并降低起燃温度和燃烧的峰值温度,同时提高甲烷燃烧利用率。但贵金属资源稀少价格高昂,在高温下又容易烧结造成催化剂寿命较短,失活的催化剂也无法再生,上述原因使得催化甲烷燃烧因成本较高而无法普遍推广,因此如何制备热稳定性好,催化效果持久的贵金属催化剂一直是本领域技术人员研究的热点。为此,中国专利文献CN107262093A公开了一种甲烷催化燃烧催化剂及其制备方法,该催化剂包括载体、负载于载体上的外部包 ...
【技术保护点】
1.一种具有核壳结构的纳米催化剂,包括活性组分,所述活性组分为贵金属纳米粒子,还包括单独包覆于每一所述贵金属纳米粒子外部的包覆层,其特征在于,所述包覆层为锆、钇、镧系金属中至少两种金属的氧化物固溶体。
【技术特征摘要】
1.一种具有核壳结构的纳米催化剂,包括活性组分,所述活性组分为贵金属纳米粒子,还包括单独包覆于每一所述贵金属纳米粒子外部的包覆层,其特征在于,所述包覆层为锆、钇、镧系金属中至少两种金属的氧化物固溶体。2.根据权利要求1所述的具有核壳结构的纳米催化剂,其特征在于,所述贵金属纳米粒子的粒径为8~10nm。3.根据权利要求1或2所述的具有核壳结构的纳米催化剂,其特征在于,所述贵金属为铂、铑和钯中的一种或多种;或者所述贵金属为铂和钯的合金。4.根据权利要求1-3任一项所述的具有核壳结构的纳米催化剂,其特征在于,所述包覆层为铈、锆和钇的氧化物固溶体。5.根据权利要求1-4任一项所述的具有核壳结构的纳米催化剂,其特征在于,所述包覆层的厚度为10~30nm。6.一种制备权利要求1-5任一项所述的具有核壳结构的纳米催化剂的方法,其特征在于,包括以下步骤:将卤化物、贵金属酸盐、氨水以及锆、钇、镧系金属中至少...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘大鹏,冯锡岚,李强,
申请(专利权)人:吉林晟航科技发展有限公司,
类型:发明
国别省市:吉林,22
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