一种基于水滑石结构的单原子催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种基于水滑石结构的单原子催化剂及其制备方法，本发明专利技术所采用的制备方法是将可溶性金属盐溶于去离子水中配成混合盐溶液，制备含有可变价金属离子的LDH前驱体，经过焙烧、原位拓扑转变得到复合金属氧化物LDO载体，再负载上贵金属活性组分即得到催化剂M/LDO。由于载体具有还原电势低于贵金属离子的高度分散还原位点，利用临近的氧空位对还原的金属原子的锚定作用，大大提高了活性金属的分散程度，实现水滑石基单原子/纳米团簇催化剂的构筑，该催化剂中金属组分以稳定的状态锚定于载体上。逐滴浸渍法使沉淀剂将金属盐均匀地沉淀在载体上，而且载体与活性组分的相互作用较强。本制备方法工艺简便，条件温和。该催化剂可用于多种氧化或加氢反应，表现出比传统催化剂更优异的性能，且重复使用性好。

【技术实现步骤摘要】
一种基于水滑石结构的单原子催化剂及其制备方法
本专利技术涉及催化剂制备
，具体涉及一种基于水滑石的单原子催化剂及其制备方法，该催化剂用于多种氧化或加氢反应。
技术介绍
单原子催化剂是当今均相催化和多相催化领域研究的热点之一。单原子催化剂是指催化剂中的活性金属组分以“孤立的原子”的状态稳定于载体上的催化剂。与传统催化剂相比，单原子催化剂具有显著的优势：活性金属的利用率接近100％，有效降低了催化剂的成本；活性中心组成单一，结构一致；而且拥有独特的电子、几何结构，从而提高对反应的活性和对反应产物的选择性，同时也有利于深入揭示反应机理。单原子催化剂既有均相催化剂的活性位点一致且孤立的特点，又具有多相催化剂易分离及多次循环利用的特点，在一定程度上将均相催化与多相催化紧密地联系起来。因此，研究者们对单原子催化剂及其在工业催化中的应用的研究具有十分重要的意义。2011年张涛院士团队首次报道了Pt1/FeOX单原子催化剂，并与刘景月教授共同在国际上首次提出了“单原子催化”的概念，掀起了一股研究单原子催化剂的热潮。近年来，国内外学术期刊相继发表了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于水滑石结构的单原子催化剂的制备方法，具体制备步骤如下：/nA.按照目标水滑石LDH前驱体层板金属阳离子的结构要求，配制可溶性金属盐混合溶液；所述可溶性金属盐混合溶液中含有至少三种金属离子，金属离子为M2、M3；其中M2：M3摩尔比为2-4:1，M2代表二价金属离子，M2是Mg

【技术特征摘要】
1.一种基于水滑石结构的单原子催化剂的制备方法，具体制备步骤如下：
A.按照目标水滑石LDH前驱体层板金属阳离子的结构要求，配制可溶性金属盐混合溶液；所述可溶性金属盐混合溶液中含有至少三种金属离子，金属离子为M2、M3；其中M2：M3摩尔比为2-4:1，M2代表二价金属离子，M2是Mg2+、Zn2+、Co2+、Cu2+中的一种；M3代表Al3+、Fe3+、Ga3+、Mn3+、Cr3+、Ce3+、Ti4+中的两种，M3中至少有一种是可变价金属离子，可变价金属离子是Fe3+、Ga3+、Mn3+、Cr3+、Ce3+、Ti4+中的一种；
B.将步骤A中的可溶性金属盐混合溶液与沉淀剂同时加入反应釜中并快速搅拌，沉淀剂的加入量为使混合溶液的pH为9～11；于45～200℃下晶化6～48h，自然冷却至室温，过滤出沉淀物、洗涤至上清溶液pH为7～8，于40～80℃干燥6～18h，得到水滑石LDH前驱体，再在氢气、氮气混合气氛下以2～10℃·min-1的速率升温至300～500℃焙烧3～6h，由LDH前驱体经过原位拓扑转变得到复合金属氧化物LDO载体；
所述的沉淀剂是尿素、NaOH、KOH、氨水、Na2CO3或NaHCO3的水溶液中的一种，其浓度为1～10mol/L；
C.将可溶性活性贵金属盐溶于去离子水中，配制成浓度为0.3～1mmol/L的贵金属浸渍溶液；
所述的可溶性活性贵金属盐是：Pd(NH3)2Cl2、Pd(NO3)2、Na2PdCl4、Pd(CH3COO)2、H2PtCl4、H2PtCl6、K2PtCl4...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯俊婷，潘佳豪，杨鹏飞，贺宇飞，李殿卿，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11