一种金属基底负载型贵金属整体式催化剂及其一步法制备方法和应用技术

本发明专利技术属于空气净化领域，公开了一种金属基底负载型贵金属整体式催化剂及其一步法制备方法和应用。包括以下步骤：将金属铝基体放入贵金属前驱体溶液中，在40‑60℃水浴中持续搅拌反应0.5‑3h，然后将样品取出用蒸馏水冲洗干净后，在120℃干燥3h；贵金属前驱体溶液为含有氯化钯和/或氯铂酸的溶液，溶剂为水。本发明专利技术无需在负载贵金属活性组分前采用阳极氧化等特殊技术对金属基体进行表面改性预处理，只需通过简单的一步法过程同时完成金属基体的表面改性和贵金属活性组分的原位沉积，即在使金属基体表面形成凸凹起伏且具有一定孔洞结构的金属氧化物薄层的同时，完成贵金属活性组分颗粒在形成的薄层中原位沉积负载。

A Noble Metal Monolithic Catalyst Supported on Metal Substrate and Its One-step Preparation Method and Application

The invention belongs to the field of air purification, and discloses a metal base supported noble metal monolithic catalyst, a one-step preparation method and application thereof. It includes the following steps: putting aluminium matrix into precious metal precursor solution, stirring for 0.5 3 h in 40 60 C water bath, then rinsing the sample with distilled water and drying for 3 h at 120 C; precious metal precursor solution is a solution containing palladium chloride and/or chloroplatinic acid, and the solvent is water. The present invention does not need to adopt special technology such as anodic oxidation to pretreat the metal matrix before loading the noble metal active component, but only completes the surface modification of the metal matrix and the in-situ deposition of the noble metal active component at the same time through a simple one-step process, i.e., while forming a metal oxide thin layer with a certain pore structure on the surface of the metal matrix. The noble metal active component particles were deposited in situ in the formed thin layer.

【技术实现步骤摘要】
一种金属基底负载型贵金属整体式催化剂及其一步法制备方法和应用
本专利技术属于空气净化领域，特别涉及一种金属基底负载型贵金属整体式催化剂及其一步法制备方法和应用。
技术介绍
挥发性有机化合物(VOCs)是一类重要的大气污染物，不仅能够对人类健康造成威胁，而且对生态环境也有严重的危害。作为处理VOCs最有效的方法之一，催化氧化燃烧的方式具有高燃烧效率、无二次污染等优点，而该方法最核心的是催化剂。负载型整体式催化剂是催化氧化燃烧过程研究的重要催化剂体系之一，其使用的活性组分通常分为贵金属催化剂和非贵金属催化剂。其中，贵金属催化剂具有较低的起燃温度和低温催化净化效率高等优点，但成本昂贵，故制备贵金属整体式催化剂需要重点解决的问题在于，如何在保证较好催化活性的基础上，尽量简化制备工艺和降低贵金属用量，从而降低催化剂成本。负载型整体式催化剂常用的规整载体主要有金属基体(如金属丝网和金属蜂窝等)和陶瓷基体(如陶瓷蜂窝等)两种。相比陶瓷基体，金属基体具有更高的热传导性、更强的可加工性和更高的抗震性等优点，故低温净化效率更高，适用范围更广泛。但金属基体表面通常光滑无孔，不利于贵金属活性组分在其表面均匀分布和牢固负载。因此当前制备金属基体负载型贵金属整体式催化剂时，通常需要在浸渍法负载贵金属步骤前，增加金属基体表明预处理步骤，即采用阳极氧化技术、电泳沉积技术或高温热处理技术等在金属基体表面先形成一层致密均匀、附着力高和多孔的金属氧化物薄膜，这样才更有利于后续步骤中贵金属在形成的金属氧化物薄膜中均匀分布和牢固负载。这就导致当前金属基体负载型贵金属整体式催化剂的制备过程过于繁琐、能耗大、制备成本高，不利于规模化应用。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种金属基底负载型贵金属整体式催化剂的一步法制备方法，在金属基体表面改性形成金属氧化物薄层的同时，贵金属活性组分颗粒也在形成的薄层中完成原位沉积负载。本专利技术的另一目的在于提供一种上述一步法制备方法制备得到的金属基底负载型贵金属整体式催化剂。本专利技术的再一目的在于提供一种上述金属基底负载型贵金属整体式催化剂的应用。本专利技术目的通过以下技术方案实现：一种金属基底负载型贵金属整体式催化剂的一步法制备方法，包括以下步骤：将金属基体放入贵金属前驱体溶液中，在40-60℃水浴中持续搅拌反应0.5-3h，然后将样品取出用蒸馏水冲洗干净后，在120℃干燥3h；所述金属基体为金属铝；所述贵金属前驱体溶液为含有氯化钯和/或氯铂酸的溶液，溶剂为水。所述金属基体为金属铝蜂窝、金属铝片或金属铝箔。所述氯化钯在溶液中的浓度为0.2-7.6mg/L，所述氯铂酸在溶液中的浓度为0.2-2.2mg/L。所述贵金属前驱体溶液中还含有氨水、氯化铵、次亚磷酸钠和/或水合肼。所述氨水在溶液中的加入量为50-100mL/L，所述氯化铵在溶液中的浓度为5.0-13.5g/L，所述次亚磷酸钠在溶液中的浓度为2.0-5.0g/L，所述水合肼是将浓度为2mol/L的水合肼以40-70mL/L的加入量加入到溶液中。一种根据上述的一步法制备方法制备得到的金属基底负载型贵金属整体式催化剂。上述的金属基底负载型贵金属整体式催化剂在挥发性有机污染物净化中的应用。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点及有益效果：本专利技术方法，相对于通用的金属基体负载型贵金属整体式催化剂的制备方法而言，无需在负载贵金属活性组分前采用阳极氧化等特殊技术对金属基体进行表面改性预处理，只需通过简单的一步法过程同时完成金属基体的表面改性和贵金属活性组分的原位沉积，即在使金属基体表面形成凸凹起伏且具有一定孔洞结构的金属氧化物薄层的同时，完成贵金属活性组分颗粒在形成的薄层中原位沉积负载；同时采用本专利技术制得的整体式燃烧催化剂，能够在贵金属含量很低(0.02-0.20wt.％)条件下，便可表现出优异的VOCs低温燃烧净化性能：在168-225℃起燃，在231-288℃达到完全净化；本专利技术提供的制备方法实施步骤简单，操作方便，所制得的催化剂产品价格低廉且催化净化活性优异，具有很好的市场应用价值和推广前景。附图说明图1为实施例1中，所用空白金属铝片的EDS元素分析结果示意图。图2为实施例1中，所用空白金属铝片的SEM表面微观形貌图。图3为实施例1中，所制得催化剂样品的EDS元素分析结果示意图。图4为实施例1中，所制得催化剂样品的SEM表面微观形貌图。图5为实施例8中，所制得催化剂样品的EDS元素分析结果示意图。图6为实施例8中，所制得催化剂样品的SEM表面微观形貌图，其中(a)为放大倍率50k倍；(b)为放大倍率300k倍。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1：将长、宽和厚度为50×12×0.05mm且质量为0.16g的金属铝片，放入贵金属前驱体溶液中，在50℃水浴中持续搅拌反应2h，然后将样品取出用蒸馏水冲洗干净后，在120℃干燥3h，得到整体式催化剂。其中贵金属前驱体溶液含有3.2mg/L的氯化钯，100mL/L的氨水，13.5g/L的氯化铵和5.0g/L的次亚磷酸钠。本实施例得到的整体式催化剂样品中贵金属Pd的质量含量为0.10％，其对于甲苯的催化氧化燃烧净化活性评价结果见表1。实施例2：将长、宽和厚度为50×12×0.05mm且质量为0.16g的金属铝片，放入贵金属前驱体溶液中，在50℃水浴中持续搅拌反应0.5h，然后将样品取出用蒸馏水冲洗干净后，在120℃干燥3h，得到整体式催化剂。其中贵金属前驱体溶液含有1.6mg/L的氯化钯，80mL/L的氨水，10g/L的氯化铵和3.0g/L的次亚磷酸钠。本实施例得到的整体式催化剂样品中贵金属Pd的质量含量为0.05％，其对于甲苯的催化氧化燃烧净化活性评价结果见表1。实施例3：将长、宽和厚度为12×29×0.2mm且质量为0.19g的金属铝片，放入贵金属前驱体溶液中，在60℃水浴中持续搅拌反应3h，然后将样品取出用蒸馏水冲洗干净后，在120℃干燥3h，得到整体式催化剂。其中贵金属前驱体溶液含有7.6mg/L的氯化钯，100mL/L的氨水，13.5g/L的氯化铵和5.0g/L的次亚磷酸钠。本实施例得到的整体式催化剂样品中贵金属Pd的质量含量为0.20％，其对于甲苯的催化氧化燃烧净化活性评价结果见表1。实施例4：将长、宽和厚度为12×150×0.02mm且质量为0.11g的金属铝箔，放入贵金属前驱体溶液中，在50℃水浴中持续搅拌反应3h，然后将样品取出用蒸馏水冲洗干净后，在120℃干燥3h，得到整体式催化剂。其中贵金属前驱体溶液含有4.4mg/L的氯化钯，100mL/L的氨水，13.5g/L的氯化铵和5.0g/L的次亚磷酸钠。本实施例得到的整体式催化剂样品中贵金属Pd的质量含量为0.20％，其对于甲苯的催化氧化燃烧净化活性评价结果见表1。实施例5：将长、宽和高度为5×4.5×20mm且质量为0.11g的金属铝蜂窝，放入贵金属前驱体溶液中，在50℃水浴中持续搅拌反应2h，然后将样品取出用蒸馏水冲洗干净后，在120℃干燥3h，得到整体式催化剂。其中贵金属前驱体溶液含有2.2mg/L的氯化钯，80mL/L的氨水，11g/L的氯化铵和4.0g/L的次亚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属基底负载型贵金属整体式催化剂的一步法制备方法，其特征在于包括以下步骤：将金属基体放入贵金属前驱体溶液中，在40‑60℃水浴中持续搅拌反应0.5‑3h，然后将样品取出用蒸馏水冲洗干净后，在120℃干燥3h；所述金属基体为金属铝；所述贵金属前驱体溶液为含有氯化钯和/或氯铂酸的溶液，溶剂为水。

【技术特征摘要】
1.一种金属基底负载型贵金属整体式催化剂的一步法制备方法，其特征在于包括以下步骤：将金属基体放入贵金属前驱体溶液中，在40-60℃水浴中持续搅拌反应0.5-3h，然后将样品取出用蒸馏水冲洗干净后，在120℃干燥3h；所述金属基体为金属铝；所述贵金属前驱体溶液为含有氯化钯和/或氯铂酸的溶液，溶剂为水。2.根据权利要求1所述的一种金属基底负载型贵金属整体式催化剂的一步法制备方法，其特征在于：所述金属基体为金属铝蜂窝、金属铝片或金属铝箔。3.根据权利要求1所述的一种金属基底负载型贵金属整体式催化剂的一步法制备方法，其特征在于：所述氯化钯在溶液中的浓度为0.2-7.6mg/L，所述氯铂酸在溶液中的浓度为0.2-2.2mg/L。4.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永峰，刘芳芳，许泽华，陈家伟，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44