LaSPC负载PtOx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LaSPC负载PtOx纳米晶催化剂的制备方法及应用，制备方法包括两个步骤：一是载体LaSPC的制备，二是Pt/LaSPC催化剂的制备。本发明专利技术以价廉易得、储量丰富的粘土为原料制备稀土功能化的柱撑粘土LaSPC，进而以LaSPC为载体通过高温液相还原法制备LaSPC负载PtOx纳米晶催化剂，并用于低浓度苯的催化降解。制备方法简单，成本低，制备的催化剂的活性组分颗粒小且分散均匀，催化降解苯的活性高、稳定性好，可广泛应用于工业源排放VOCs的催化降解。

Preparation and Application of LaSPC Supported PtOx Nanocrystalline Catalyst

The invention discloses a preparation method and application of LaSPC supported PtOx nanocrystalline catalyst. The preparation method comprises two steps: one is the preparation of carrier LaSPC, the other is the preparation of Pt/LaSPC catalyst. The pillared clay LaSPC with rare earth functionalization is prepared by using cheap and abundant clay as raw material, and then LaSPC supported PtOx nanocrystalline catalyst is prepared by high temperature liquid phase reduction method with LaSPC as carrier, and is used for catalytic degradation of low concentration benzene. The preparation method is simple, the cost is low, the active components of the catalyst prepared are small and uniformly dispersed, and the catalytic degradation of benzene has high activity and good stability. It can be widely used in the catalytic degradation of VOCs from industrial sources.

【技术实现步骤摘要】
LaSPC负载PtOx纳米晶催化剂的制备方法及应用
本专利技术涉及催化剂
，特别是涉及LaSPC负载PtOx纳米晶催化剂的制备方法及应用。
技术介绍
挥发性有机化合物(VolatileOrganicCompounds，简称VOCs)主要来源于汽车尾气、工业过程以及人类活动。它们主要含有芳烃和醛。这些物质由于具有毒性、致畸和致癌性，因此对环境和人体健康是有害的。为了切实改善大气环境质量，国家积极推进VOCs的污染防治工作。目前对VOCs的处理方法中，催化燃烧法具有起燃温度低、消除效率高以及无二次污染等特点，因此是非常有效的。这种催化技术的关键是制备具有高活性、高稳定性的催化剂。现在用于VOCs催化燃烧的催化剂，主要是负载金属催化剂，包括载体和活性组分。其中常见的载体有分子筛载体，如Y、ZSM-5、MCM-41、SBA-15等；金属氧化物载体，如γ-Al2O3、TiO2、ZrO2、SiO2、Fe2O3等。其中，分子筛载体容易发生积碳现象，导致活性位被覆盖，从而使得催化剂的活性降低。金属氧化物载体也有一些缺点，比如比表面积小，活性位少，热稳定性差。而天然粘土材料储量丰富、价廉易得，因此引起了广泛的关注。尽管天然粘土材料孔径分布不均匀、层间距较小、热稳定性较差，由天然粘土合成的柱撑粘土(PILCs)材料的性能大大改善，目前广泛研究的是聚合羟基多核金属阳离子一类的无机柱化剂，如Al、Zr、Ti、Cr、Fe等及其复合物。但是这些PILCs的比表面积较小，一般在200～300m2/g之间，其作为载体没有活性，稀土功能化的步骤较为繁琐。因此，急需开发一种具有大比表面积、功能化且合成方法简单的PILC。负载金属催化剂的活性组分主要包括贵金属和过渡金属。过渡金属价格便宜但低温催化活性较差。而贵金属(如Pt、Pd、Ru、Au等)表现出较高的低温催化活性和稳定性。然而传统的贵金属催化剂的制备方法(浸渍法和共沉淀法)不能有效地控制活性组分的微观结构，比如其分散、粒径分布及表面形貌。因此，急需开发一种活性组分分散好、颗粒小的催化剂的制备技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提供LaSPC负载PtOx纳米晶催化剂的制备方法及应用，所制备的催化剂具有高活性、高稳定性且制备成本低的特点，可用于苯的催化降解。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：LaSPC负载PtOx纳米晶催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)载体LaSPC的制备：将摩尔比为1:167的KSF和去离子水制备成悬浊液A，另将C19H42BrN阳离子表面活性剂溶解到C2H5OH中并加入TEOS得到Si柱撑液，再在Si柱撑液中加入La(NO3)3·6H2O溶液，得到的混合液在超声条件下加入去离子水中，待超声2h后得到溶液B，溶液B中C19H42BrN、C2H5OH、TEOS、La(NO3)3·6H2O溶液、去离子水与KSF的摩尔比为3:77:39:0.5:333:1，然后将溶液B与悬浊液A在室温下混合，搅拌4h，用氨水调节pH至10，继续搅拌2h后过滤，过滤后所得产物在90℃下干燥，得到前驱体，最后将前驱体置于马弗炉中，在空气氛围中600℃焙烧3h，得到载体LaSPC；(2)Pt/LaSPC催化剂的制备：将制得的LaSPC分散在过量(CH2OH)2中，再加入H2PtCl4溶液得到混合液，其中LaSPC与H2PtCl4溶液的质量比为1:0.002，所得混合液在高纯氮气氛围下搅拌12h，然后用NaOH溶液调节混合液的pH至11，再将混合液在165℃下加热3h，加热结束后冷却至室温，经离心、洗涤得到固体产物，将所得固体产物置于60℃烘箱中干燥12h，得到前驱体，最后将前驱体置于马弗炉中，在空气氛围中400℃焙烧2h，得到Pt/LaSPC。所述步骤(1)中，La(NO3)3·6H2O溶液的浓度为1mol/L。所述步骤(2)中，H2PtCl4溶液的浓度为10mg/mL，NaOH溶液的浓度为0.5mol/L。焙烧时，马弗炉以10℃/min的速率升温至所需温度。所述催化剂可用于催化降解低浓度苯。本专利技术的有益效果是：(1)以价廉易得、储量丰富的粘土为原料，只需在Si柱撑液中加入La(NO3)3·6H2O溶液，即可制备出稀土功能化的柱撑粘土LaSPC，大大简化了添加稀土的步骤，降低了制备成本，且制得的LaSPC具有大的比表面积、大的孔径、高热稳定性等特点；(2)以LaSPC为载体，通过高温液相还原法制备LaSPC负载PtOx纳米晶催化剂，并用于低浓度苯的催化降解，制备的催化剂的活性组分颗粒小且分散均匀，催化剂催化降解苯的活性高、稳定性好，可广泛应用于工业源排放VOCs的催化降解。附图说明图1是本专利技术的Pt/LaSPC催化剂的制备工艺流程图；图2是不同载体KSF和LaSPC的小角X射线衍射对比图；图3是本专利技术的Pt/LaSPC催化剂的高分辨透射电镜图；图4是本专利技术的Pt/LaSPC催化剂用于苯催化降解的活性图；图5是本专利技术的Pt/LaSPC催化剂的耐久性测试图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步描述：实施例LaSPC负载PtOx纳米晶催化剂的制备：(1)载体LaSPC的制备：将摩尔比为1:167的KSF和去离子水制备成悬浊液A(实际上KSF和水的用量比为2.82g:30mL)，另将C19H42BrN阳离子表面活性剂溶解到C2H5OH中并加入TEOS得到Si柱撑液，再在Si柱撑液中加入1mol/L的La(NO3)3·6H2O溶液，得到的混合液在超声条件下加入去离子水中，待超声2h后得到溶液B，溶液B中C19H42BrN、C2H5OH、TEOS、La(NO3)3·6H2O溶液、去离子水与KSF的摩尔比为3:77:39:0.5:333:1(实际上C19H42BrN、C2H5OH、TEOS、La(NO3)3·6H2O溶液、去离子水与KSF的用量比为10.93g:45mL:87mL:5mL:60mL:2.82g)，然后将溶液B与悬浊液A在室温下混合，搅拌4h，用氨水调节pH至10，继续搅拌2h后过滤，过滤后所得产物在90℃下干燥，得到前驱体，最后将前驱体置于马弗炉中，在空气氛围中600℃焙烧3h，其中马弗炉以10℃/min的速率升温至600℃，得到载体LaSPC；(2)Pt/LaSPC催化剂的制备：将制得的LaSPC分散在过量(CH2OH)2中，再加入10mg/mL的H2PtCl4溶液得到混合液，其中LaSPC与H2PtCl4溶液的质量比为1:0.002，所得混合液在高纯氮气氛围下搅拌12h，然后用0.5mol/L的NaOH溶液调节混合液的pH至11，再将混合液在165℃下加热3h，加热结束后冷却至室温，经离心、洗涤得到固体产物，将所得固体产物置于60℃烘箱中干燥12h，得到前驱体，最后将前驱体置于马弗炉中，在空气氛围中400℃焙烧2h，其中马弗炉以10℃/min的速率升温至400℃，得到Pt/LaSPC。将所制得的Pt/LaSPC催化剂用于催化降解低浓度苯。测试结果分析：(1)通过X射线粉末衍射仪(SmartLab9)测定两种载体KSF和LaSPC的层间距(KSF购自Aladdin公司，LaSPC为实施例步骤(1)所制备得到)，实验条件如下：C本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.LaSPC负载PtOx纳米晶催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)载体LaSPC的制备：将摩尔比为1:167的KSF和去离子水制备成悬浊液A，另将C19H42BrN阳离子表面活性剂溶解到C2H5OH中并加入TEOS得到Si柱撑液，再在Si柱撑液中加入La(NO3)3·6H2O溶液，得到的混合液在超声条件下加入去离子水中，待超声2h后得到溶液B，溶液B中C19H42BrN、C2H5OH、TEOS、La(NO3)3·6H2O溶液、去离子水与KSF的摩尔比为3:77:39:0.5:333:1，然后将溶液B与悬浊液A在室温下混合，搅拌4h，用氨水调节pH至10，继续搅拌2h后过滤，过滤后所得产物在90℃下干燥，得到前驱体，最后将前驱体置于马弗炉中，在空气氛围中600℃焙烧3h，得到载体LaSPC；(2)Pt/LaSPC催化剂的制备：将制得的LaSPC分散在过量(CH2OH)2中，再加入H2PtCl4溶液得到混合液，其中LaSPC与H2PtCl4溶液的质量比为1:0.002，所得混合液在高纯氮气氛围下搅拌12h，然后用NaOH溶液调节混合液的pH至11，再将混合液在165℃下加热3h，加热结束后冷却至室温，经离心、洗涤得到固体产物，将所得固体产物置于60℃烘箱中干燥12h，得到前驱体，最后将前驱体置于马弗炉中，在空气氛围中400℃焙烧2h，得到Pt/LaSPC。...

【技术特征摘要】
1.LaSPC负载PtOx纳米晶催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)载体LaSPC的制备：将摩尔比为1:167的KSF和去离子水制备成悬浊液A，另将C19H42BrN阳离子表面活性剂溶解到C2H5OH中并加入TEOS得到Si柱撑液，再在Si柱撑液中加入La(NO3)3·6H2O溶液，得到的混合液在超声条件下加入去离子水中，待超声2h后得到溶液B，溶液B中C19H42BrN、C2H5OH、TEOS、La(NO3)3·6H2O溶液、去离子水与KSF的摩尔比为3:77:39:0.5:333:1，然后将溶液B与悬浊液A在室温下混合，搅拌4h，用氨水调节pH至10，继续搅拌2h后过滤，过滤后所得产物在90℃下干燥，得到前驱体，最后将前驱体置于马弗炉中，在空气氛围中600℃焙烧3h，得到载体LaSPC；(2)Pt/LaSPC催化剂的制备：将制得的LaSPC分散在过量(CH2OH)2中，再加入H2PtCl4溶液得到混合液，其中LaSPC与H2PtCl4溶液的质量比为1:0....

【专利技术属性】
技术研发人员：左树锋，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