本发明专利技术涉及金属性纳米粒子催化剂，更详细地，涉及金属性纳米粒子捕集于多孔性氧化物载体的多孔性催化剂及该多孔性催化剂的制备方法。为此，本发明专利技术的金属性纳米粒子的多孔性催化剂组合物包含：氧化物基体结构体，具有介孔及微孔；以及金属或金属氧化物纳米粒子，捕集于具有上述介孔及微孔的氧化物基体结构体，本发明专利技术的金属性纳米粒子的多孔性催化剂组合物的制备方法包括：将稳定剂覆盖在包含金属及金属氧化物中的至少一种的金属性纳米粒子稳定化之后，使上述金属性纳米粒子的表面与聚合物相结合来功能化的步骤；以及在混合功能化的金属性纳米粒子和活性剂而分散的溶液上，与氧化物前体混合，合成捕集于多孔性氧化物载体的金属性纳米粒子分散体的步骤；烧成上述金属性纳米粒子分散体的步骤，由此实现在低温下也具有高活性的金属性纳米粒子催化剂。高活性的金属性纳米粒子催化剂。高活性的金属性纳米粒子催化剂。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】低温下也具有高活性的捕集于多孔性氧化物载体的金属性纳米粒子催化剂
[0001]本专利技术涉及金属性纳米粒子催化剂，更详细地，涉及金属性纳米粒子捕集于多孔性氧化物载体的多孔性催化剂及该多孔性催化剂的制备方法。
技术介绍
[0002]多相催化剂为控制全球90％以上的化学工序的必要因素，主要由金属形成的催化剂物质不直接参与反应，但通过在表面与反应物质的相互作用使活化能变低，由此降低能量费用，提高工序的经济性。在过去的几十年纳米科技飞跃发展，催化剂技术同样更细致深化，当由纳米大小的粒子制备催化剂物质时，引起反应的表面积戏剧性地增大，也可由少量的催化剂物质实现具有非常高的效率的催化剂。但是，纳米粒子其稳定性非常低，当表面的多个原子不被有机物等适当保护而暴露时，容易与邻近的纳米粒子烧结而成为更大的粒子，当纳米催化剂粒子在反应过程中烧结时，催化剂的表面积减少，催化剂活性度下降，最终，作为催化剂的寿命缩短，增加催化剂费用。
[0003]另一方面，当前，包括汽车尾气净化装置在内的世界上多种化学工序中最广泛使用的催化剂物质为铂、钯、铑等铂族金属，最近，随着各国尾气相关规定变得越来越严格，对铂族金属的需求增大的同时价格持续处于上升趋势。铂中年开采的约170吨左右的约85％以上已用作汽车及化学工序用催化剂，钯仅在催化剂需求方面已需要作为年开采量的约190吨的1.5倍以上，铑的年开采量本身仅为20多吨左右，价格的不稳定性非常大，过去10多年相对于最低价格的最高价格的比率呈现为10倍以上(www.infomine.com)。像这样，由于对汽车尾气净化装置、燃料电池等环保及能量降低催化剂的需求扩大，具有铂族金属的价格暴涨及资源枯竭的担忧，当前，迫切需要开发替代铂族的催化剂。
[0004]此时，最近，作为铂族催化剂的潜在替代材料，金纳米催化剂备受瞩目。金相比于铂族金属，开采量(2018年，约3347吨，www.gold.org)和储备量非常丰富，能够比较稳定地供给，在作为催化剂的性能方面也呈现超越铂族的特性。据熟知，大体积状态的金作为催化剂的活性完全没有，但在1987年由Haruta等指出纳米粒子状态的金从低温中就具有非常高的催化剂活性，确认到在一氧化碳氧化反应等中在非常低于铂族的温度下发生反应。之后，过去三十多年世界上对金纳米粒子催化剂进行活跃及集中研究。
[0005]但是，金的熔点(1064℃)相对低于铂(1768℃)、铑(1964℃)、钯(1555℃)等，从比较低的温度中，粒子表面的流动性就增加，纳米粒子容易与邻近的粒子烧结，因而在高温反应环境下，不利于确保作为催化剂的稳定性。例如，就金而言，其作为金属表面的流动性急剧增加的温度的塔曼温度(Tamman temperature)为约396℃左右，通常的汽车尾气的温度为约400～600℃左右，当不充分确保金纳米粒子的结构稳定性时，无法利用为汽车尾气净化用催化剂等需要高温环境的工业用途。当前开发的金纳米催化剂大部分为在由氧化物形成的载体的表面暴露金纳米粒子而附着的形态，具有在高温中无法保证催化剂的稳定性的结构。
[0006]因此，需要开发可解除催化剂的纳米粒子在载体内晃动或不均匀地展开而挡住通道使催化剂活性下降的不便的催化剂技术。
技术实现思路
[0007]技术问题
[0008]本专利技术要实现的技术问题在于，提供除了作为可保证热及化学稳定性的氧化物的二氧化硅、氧化铝之外，将氧化钛等利用为基体结构体，保护金属性纳米粒子的同时氧化物基体中确保气孔，以使催化剂反应的反应物可与金属性纳米粒子的表面相接触的形态的金属性纳米粒子分散体。
[0009]并且，本专利技术提供合成被关在氧化物纳米笼内部的金属性纳米粒子形态的催化剂的制备方法。
[0010]并且，本专利技术提供利用上述催化剂组合物使一氧化碳(CO)氧化，去除一氧化碳(CO)的方法。
[0011]并且，本专利技术提供利用上述催化剂组合物使甲烷(CH4)氧化，去除甲烷(CH4)的方法。
[0012]并且，本专利技术提供利用上述催化剂组合物使氢(H2)氧化的氢氧化方法。
[0013]并且，本专利技术提供利用上述催化剂组合物去除挥发性有机化合物(VOC)的方法。
[0014]并且，本专利技术提供利用上述催化剂组合物使苯、甲苯、乙苯、二甲苯氧化，去除苯、甲苯、乙苯、二甲苯的方法。
[0015]但是，本专利技术要解决的技术问题不局限于以上所提及的技术问题，本专利技术所属
的普通技术人员可从以下的记载内容中明确地理解未提及的其他技术问题。
[0016]解决问题的方案
[0017]为了实现上述技术问题，根据本专利技术的金属性纳米粒子的多孔性催化剂组合物包括：氧化物基体结构体，具有介孔及微孔；以及金属性纳米粒子，捕集于具有上述介孔及微孔的氧化物基体结构体。
[0018]并且，在根据本专利技术的金属性纳米粒子的多孔性催化剂组合物中，上述氧化物基体结构体可由选自由二氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化铁、氧化铈、氧化钨、氧化钴、氧化镁、氧化锆、氧化钙、氧化钠、氧化锰等组成的组中的至少一种或它们的组合构成。
[0019]并且，根据本专利技术的金属性纳米粒子的多孔性催化剂组合物的制备方法包括：将覆盖稳定剂稳定化的金属性纳米粒子的表面与聚合物相结合来功能化的步骤；以及在混合功能化的金属性纳米粒子和活性剂而分散的溶液上，与氧化物前体混合，合成捕集于多孔性氧化物载体的金属性纳米粒子分散体的步骤；烧成上述金属性纳米粒子分散体的步骤。
[0020]并且，在根据本专利技术的金属性纳米粒子的多孔性催化剂组合物的制备方法中，上述稳定剂可由选自由油胺及柠檬酸钠、壳聚糖、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚二烯丙基二甲基氯化铵(polyDADMAC)、油酸(Oleic Acid)等组成的组中的至少一种构成。
[0021]并且，在根据本专利技术的金属性纳米粒子的多孔性催化剂组合物的制备方法中，利用于上述功能化的聚合物的分子量可选自200至20k Da的范围，更优选地，利用于上述功能化的聚合物的分子量可选自300至10k Da的范围。
[0022]并且，在根据本专利技术的金属性纳米粒子的多孔性催化剂组合物的制备方法中，可
通过调节利用于上述功能化的聚合物的分子量，调节气孔的长度。
[0023]并且，在根据本专利技术的金属性纳米粒子的多孔性催化剂组合物的制备方法中，上述活性剂作为形成球状胶束的两亲性分子，可选择亲水性链和疏水性链的嵌段共聚物。
[0024]并且，在根据本专利技术的金属性纳米粒子的多孔性催化剂组合物的制备方法中，当混合上述功能化的金属性纳米粒子和活性剂时，可通过调节上述活性剂的量，调节介孔(mesopore)比率等。
[0025]并且，在根据本专利技术的金属性纳米粒子的多孔性催化剂组合物的制备方法中，上述氧化物前体可用于形成选自由二氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化铁、氧化铈、氧化钨、氧化钴、氧化镁、氧化锆、氧化钙、氧化钠及氧化锰组成的组中的至少一种氧化物。
[0026]并且，在根据本专利技术的金属性纳米粒子本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种金属性纳米粒子的多孔性催化剂组合物，其特征在于，包含：氧化物基体结构体，具有介孔及微孔；以及金属或金属氧化物纳米粒子，捕集于具有所述介孔及微孔的氧化物基体结构体。2.根据权利要求1所述的金属性纳米粒子的多孔性催化剂组合物，其特征在于，所述金属或金属氧化物纳米粒子不均匀地或非分层地分散。3.一种金属性纳米粒子的多孔性催化剂组合物的制备方法，用于制备金属性纳米粒子的多孔性催化剂组合物，其特征在于，包括：步骤1，将稳定剂覆盖在包含金属及金属氧化物中的至少一种的金属性纳米粒子稳定化之后，使所述金属性纳米粒子的表面与聚合物相结合来功能化的步骤；以及步骤2，在混合功能化的金属性纳米粒子和活性剂而分散的溶液上，与氧化物前体混合，合成捕集于多孔性氧化物载体的金属性纳米粒子分散体的步骤；步骤3，烧成所述金属性纳米粒子分散体的步骤。4.根据权利要求3所述的金属性纳米粒子的多孔性催化剂组合物的制备方法，其特征在于，利用于所述功能化的聚合物的分子量选自200至20k Da的范围。5.根据权利要求4所述的金属性纳米粒子的多孔性催化剂组合物的制备方法，其特征在于，利用于所述功能化的聚合物的分子量选自300至10k Da的范围。6.根据权利要求3所述的金属性纳米粒子的多孔性催化剂组合物的制备方法，其特征在于，通过调节利用于所述功能化的聚合物的分子量，调节气孔的长度。7.根据权利要求3所述的金属性纳米粒子的多孔性催化剂组合物的制备方法，其特征在于，所述活性剂作为形成球状胶束的两亲性分子，是亲水性链和疏水性链的嵌段共聚物。8.根据权利要求3所述的金属性纳米粒子的多孔性催化剂组合物的制备方法，其特征在于，当混合所述功能化的金属性纳米粒子和活性剂时，通过调节所述活性剂的量，调节介孔及微孔的比率或总气孔率。9.根据权利要求3所述的金属性纳米粒子的多孔性催化剂组合物的制备方法，其特征在于，所述氧化物前体形成选自...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜信贤，
申请(专利权)人：量子催化公司，
类型：发明
国别省市：
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