一种含铂废催化剂制备Pt/C催化剂的方法技术

本发明专利技术属于贵金属回收利用技术领域，具体涉及一种含铂废催化剂制备Pt/C催化剂的方法。将含铂废催化剂焙烧、氧化、过滤得到粗氯铂酸溶液，然后萃取、反萃得到氯铂酸钠溶液，最后与炭黑载体混合进行还原、过滤、干燥得到Pt/C催化剂。本方法制备的Pt/C催化剂分散性好、稳定性高，实现了含铂废催化剂高值化再利用，具有工艺简单、易于工业化应用。

A Method for Preparing Pt/C Catalyst from Waste Catalyst Containing Platinum

The invention belongs to the technical field of precious metal recovery and utilization, in particular to a method for preparing Pt/C catalyst from waste catalyst containing platinum. Crude chloroplatinic acid solution was obtained by roasting, oxidation and filtration of spent catalyst containing platinum, then sodium chloroplatinic acid solution was obtained by extraction and stripping. Finally, Pt/C catalyst was obtained by reduction, filtration and drying with carbon black carrier. The PT/C catalyst prepared by this method has good dispersion and stability, realizes high value reuse of platinum-containing waste catalyst, and has simple process and easy industrial application.

【技术实现步骤摘要】
一种含铂废催化剂制备Pt/C催化剂的方法
本专利技术主要属于贵金属回收利用
，具体涉及一种含铂废催化剂制备Pt/C催化剂的方法。
技术介绍
铂族金属由于其独特的物理、化学性质，除用作首饰、货币外，还被广泛应用于航天、电子信息、汽车制造、石油化工和军工领域中，被列为战略物资。我国铂族金属资源十分匮乏，主要依赖进口。因此，开展铂族金属二次资源再生利用具有十分重要的意义。现有技术中，从废催化剂中回收铂主要有火法与湿法两种工艺。中国专利CN107190147A公开了将废催化剂焙烧脱碳，然后研磨粉碎用无机酸浸出，将浸出液通过R410树脂吸附，最后通过还原剂还原得到海绵铂产品。中国专利CN106480313A公开了将含铂废催化剂中温焙烧除去油和积碳，然后用浓度≥5mol/L盐酸溶液选择性浸出铂，通过树脂吸附得到高浓度铂溶液，最后通过氯化铵反复沉淀、水合肼还原等方法煅烧得到海绵铂。中国专利CN107574315A公开了，通过控制焙烧温度将废催化剂载体中γ-Al2O3全部转化成α-Al2O3，并利用王水溶解浸出铂族金属，将浸出液浓缩、调节酸度后用水合肼选择性还原后得到纯度大于99％的海绵铂。上述方法为提高铂的品位需要多次提纯浸出液，流程繁琐，耗时长而且增加成本，操作环境比较差。相比回收金属，直接制备铂族产品，如Pt/C催化剂，更有利于提高铂族金属的产业价值。Pt/C催化剂广泛应用于石油化工催化加氢以及燃料电池电催化剂领域。中国专利(CN104993155A)公开了一种液相还原制备电催化剂的方法，将碳基材料浸入还原剂水溶液中，再浸入金属盐溶液，反应完成后洗涤、真空干燥，制得成品。中国专利(CN103157463A)公开了将前驱体溶液均匀浸渍到石墨烯上，然后通入还原蒸汽与前驱体溶液发生反应，然后过滤、洗涤、干燥得到催化剂。中国专利(CN101335350A)公开了一种利用胶体法制备复合载体，首先将钨酸盐酸化得到胶体沉淀，然后将碳粉超声后分散于钨酸盐胶体中制得复合载体，再将活性组分Pt负载于复合载体上得到催化剂。上述制备方法原料成本高，操作复杂而且过程中会产生大量废液，污染环境。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种含铂废催化剂制备Pt/C催化剂的方法，通过利用废催化剂氧化后的浸出液直接制备Pt/C催化剂，不仅可以减少精炼步骤，缩短流程，而且降低Pt/C催化剂成本，减少固废污染。所述方法具有制备过程简单、成本低、环保的的优点，并且催采用该方法制备的催化剂稳定性高，催化活性好。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种含铂废催化剂制备Pt/C催化剂的方法，将含铂废催化剂焙烧、氧化、过滤得到粗氯铂酸溶液，然后萃取、反萃得到氯铂酸钠溶液，将氯铂酸钠溶液和炭黑载体混合后进行甲醛还原、过滤、干燥得到Pt/C催化剂。进一步地，为去除含铂废催化剂中的有机物杂质和还原性杂质，含铂废催化剂焙烧的条件为：焙烧温度为700～1200℃，焙烧时间1～8h；进一步地，所述氧化具体为：在盐酸条件下，采用双氧水将焙烧后的含铂废催化剂氧化成氯铂酸；控制氧化体系中氢离子浓度为0.1～6.0mol/L，双氧水浓度为30～150g/L，为提高氧化动力，确保充分氧化金属铂，双氧水加入量为化学计量比的4～20倍，氧化后，经过滤得到粗氯铂酸溶液；进一步地，所述萃取、反萃具体为：将所述粗氯铂酸溶液，经叔丁胺萃取、氢氧化钠溶液反萃后得到氯铂酸钠溶液；其中，控制叔丁胺与粗氯铂酸水溶液体积比为(0.5～1.5):1，加入的氢氧化钠溶液的浓度为1.0～5.0mol/L；进一步地，在反应釜中将炭黑与氯铂酸钠溶液混合，加入甲醛将氯铂酸钠还原为单质铂，得到Pt负载量为0.1～10％的Pt/C粉末，经过滤、洗涤、干燥得到Pt/C催化剂；进一步地，控制还原温度为20～90℃，还原时间为1～3h。进一步地，经过萃取、反萃得到的所述氯铂酸钠的溶液中溶质含量不低于99％。进一步地，所述方法具体包括以下步骤：(1)将单铂废催化剂进行高温焙烧，焙烧温度为700～1200℃，焙烧时间1～8h；(2)以焙烧后单铂废催化剂为原料，通过氧化、过滤得到粗氯铂酸溶液；所述氧化具体为：在盐酸条件下，采用双氧水将焙烧后的含铂废催化剂氧化成氯铂酸；控制氧化体系中氢离子浓度为0.1～6.0mol/L，双氧水浓度为30～150g/L，双氧水加入量为化学计量比的4～20倍；(3)对步骤(2)得到的粗氯铂酸溶液经过萃取、反萃进行提纯，得到氯铂酸钠溶液；具体为：以SnCl2作为分散剂，叔丁胺作为萃取剂加入到粗氯铂酸溶液中，将氯铂酸萃取进入有机相，分液得到有机相和水相；向有机相加入氢氧化钠溶液反萃取，得到氯铂酸钠溶液，所述氯铂酸钠的溶液中溶质含量不低于99％；其中，控制加入的叔丁胺和粗氯铂酸溶液体积比为(0.5～1.5):1，加入的氢氧化钠溶液的浓度为1.0～5.0mol/L；(4)将炭黑加入氯铂酸钠溶液中，用甲醛还原；还原条件为：氮气氛围下，还原温度为20～90℃，还原时间1～3h；(5)将反应后的固体过滤，洗涤并真空干燥得到Pt/C催化剂；所得到的Pt/C催化剂中铂负载量为0.1％～10％。本专利技术的有益技术效果：1)本专利技术所提供的含铂废催化剂制备Pt/C催化剂的方法操作简单，流程短，制备的催化剂具有高稳定性和高分散性；2)本专利技术所提供的含铂废催化剂制备Pt/C催化剂的方法成本低，制备过程绿色环保，利于工业化生产；3)本专利技术所提供的含铂废催化剂制备Pt/C催化剂的方法能够实现含铂废催化剂高值化再利用，减少固废污染。附图说明图1为本专利技术实施例中含铂废催化剂制备Pt/C催化剂的方法的流程示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。相反，本专利技术涵盖任何由权利要求定义的在本专利技术的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本专利技术有更好的了解，在下文对本专利技术的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本专利技术。实施例1含铂废催化剂在700℃焙烧8h后，在体系氢离子浓度为6.0mol/L条件下经双氧水氧化成氯铂酸，双氧水浓度为30g/L，双氧水加入量为化学计量比的4倍，经过滤得到粗氯铂酸溶液。经叔丁胺萃取得到氯铂酸溶液，叔丁胺与粗氯铂酸水溶液体积比为0.5:1，再经5.0mol/L氢氧化钠溶液反萃后得到99％的溶质为氯铂酸钠的溶液。在反应釜中将炭黑与99％的溶质为氯铂酸钠的溶液混合，加入甲醛在20℃下将氯铂酸钠还原3h得到Pt负载量为10％的Pt/C粉末，经过滤、洗涤、干燥得到Pt/C催化剂。实施例2含铂废催化剂在800℃焙烧6h后，在体系氢离子浓度为4.0mol/L条件下经双氧水氧化成氯铂酸，双氧水浓度为60g/L，双氧水加入量为化学计量比的8倍，经过滤得到粗氯铂酸溶液。经叔丁胺萃取得到氯铂酸溶液，叔丁胺与粗氯铂酸水溶液体积比为0.75:1，再经4.0mol/L氢氧化钠溶液反萃后得到99.1％的溶质为氯铂酸钠的溶液。在反应釜中将炭黑与99.1％的溶质为氯铂酸钠的溶液混合，加入甲醛在40℃下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含铂废催化剂制备Pt/C催化剂的方法，其特征在于，将含铂废催化剂焙烧、氧化、过滤得到粗氯铂酸溶液，然后萃取、反萃得到氯铂酸钠溶液，将氯铂酸钠溶液和炭黑载体混合后进行甲醛还原、过滤、干燥得到Pt/C催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种含铂废催化剂制备Pt/C催化剂的方法，其特征在于，将含铂废催化剂焙烧、氧化、过滤得到粗氯铂酸溶液，然后萃取、反萃得到氯铂酸钠溶液，将氯铂酸钠溶液和炭黑载体混合后进行甲醛还原、过滤、干燥得到Pt/C催化剂。2.根据权利要求1所述一种含铂废催化剂制备Pt/C催化剂的方法，其特征在于，将含铂废催化剂进行焙烧的条件为：焙烧温度为700～1200℃，焙烧时间1～8h。3.根据权利要求1所述一种含铂废催化剂制备Pt/C催化剂的方法，其特征在于，所述氧化具体为：在盐酸条件下，采用双氧水将焙烧后的含铂废催化剂氧化成氯铂酸；控制氧化体系中氢离子浓度为0.1～6.0mol/L，双氧水浓度为30～150g/L，双氧水加入量为化学计量比的4～20倍，氧化后，经过滤得到粗氯铂酸溶液。4.根据权利要求1所述一种含铂废催化剂制备Pt/C催...

【专利技术属性】
技术研发人员：张深根，刘波，李佳怡，丁云集，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11