本发明专利技术公开了一种利用氯的配位效应促进双金属催化剂的合成与再生的方法，通过利用氯的配位作用，增强不同贵金属离子间的相互作用，以形成双金属合金，通过两种贵金属离子的协同作用从而使催化剂的催化氧化活性提高；同时可利用氯的配位效应将高温热重构包埋的活性贵金属组分重新暴露，以使催化剂材料的催化氧化活性得以部分恢复，从而有助于贵金属催化剂材料的回收利用，以降低催化剂材料的应用成本。由本发明专利技术方法制得的双金属催化剂能够显著提高对丙烷、氯苯等VOCs的催化氧化降解活性，并有助于降低对于Pt、Pd、Rh等稀有贵金属催化剂的依赖，从而降低净化材料的使用成本。从而降低净化材料的使用成本。从而降低净化材料的使用成本。
【技术实现步骤摘要】
利用氯的配位效应促进双金属催化剂的合成与再生的方法
[0001]本专利技术涉及一种材料合成与再生的方法，尤其涉及一种利用氯的配位效应，实现双金属催化剂的合成与再生的方法，本专利技术方法可用于制备高活性和耐受性好的催化氧化材料。
技术介绍
[0002]催化氧化法是控制挥发性有机物(VOCs)污染的有效手段之一，该方法具有能耗低、二次污染小等优点，其技术核心在于高效催化剂的选用。根据催化剂活性成分的不同，可分为分子筛、贵金属和非贵金属催化剂。相较于分子筛和非贵金属催化剂，贵金属催化剂在活性和稳定性方面更具优势，因此市售商用催化剂以贵金属为主。尤其针对于烷烃类VOCs(例如丙烷)的催化氧化降解，贵金属催化剂展现出更好的低温降解活性。
[0003]目前，有研究表明Pt/Al2O3、Pd/Al2O3和Rh/Al2O3等贵金属材料催化剂对丙烷均具有较高的催化氧化降解活性，且Pt/Al2O3的催化氧化活性最高。此外，将Pt负载于KIT-6、SBA-15等介孔氧化硅载体上，所制备的Pt/KIT-6和Pt/SBA-15对丙烷也具有较高的催化氧化降解活性。将Pt负载于CeO2、Ce
x
Zr
1-x
O2/SiO
2-Al2O3等变价金属氧化物载体上，其制得的对应的催化剂材料对于丙烷也同样具有较强的净化能力。众所周知，较好的氧化还原性是Pt、Pd、Rh等贵金属催化剂材料具有较高的催化氧化活性的关键，从而使上述贵金属催化剂材料在催化领域得以广泛应用。然而，贵金属催化剂材料的广泛应用也使贵金属的需求量大增，从而增加了催化剂材料在环境治理领域的应用成本。
[0004]为减少对上述贵金属材料的过度依赖，有必要开发新型贵金属催化剂材料。Ru和Ag是较为廉价的贵金属材料，其主要应用于催化加氢和低温氧化方面。由于烷烃类VOCs的氧化反应通常在200℃以上温度下进行，在此温度下金属Ru、Ag易被氧化，从而导致其催化活性降低。同时，VOCs氧化过程中的瞬时高温以及废气中的高含量水汽均易引起材料表面重构，导致金属活性位被包埋，进而降低催化剂的使用效能。因此，如何提升廉价贵金属材料的催化氧化活性、解决失活催化剂材料的再生问题，对于开发稀有贵金属(Pt、Pd、Rh等)催化剂材料的替代具有重要意义。
技术实现思路
[0005]为了克服上述技术问题，本专利技术提供一种利用氯的配位效应促进双金属催化剂的合成与再生的方法，利用氯的配位作用，增强不同贵金属离子间的相互作用，以形成双金属合金，同时使催化剂载体高温热重构包埋的活性贵金属组分重新暴露，从而使催化剂材料的催化氧化活性得以部分恢复。本专利技术制得的双金属催化剂对丙烷、氯苯等VOCs的催化氧化降解活性显著提高，并能显著降低对于Pt、Pd、Rh等稀有贵金属催化剂的依赖，从而降低净化材料的使用成本。
[0006]本专利技术是通过如下技术方案实现所述技术效果的：
[0007]一种双金属催化剂，所述双金属催化剂包括载体及负载于载体上的双贵金属活性
成分。
[0008]根据本专利技术的实施方案，所述双金属催化剂对于1％含量的高浓度丙烷，在空速高达60000mL/(g h)的苛刻条件下，丙烷的完全氧化温度低于280℃。
[0009]优选地，所述催化剂载体可以选自二氧化钛、三氧化二铝、氧化锆、氧化铈中的至少一种；优选为二氧化钛P25(可源自商用市售)，其含有80％锐钛矿和20％金红石。
[0010]优选地，所述催化剂载体为经过800℃水汽热处理的P25材料，命名为800-P25。
[0011]优选地，所述贵金属选自Ru、Ag、Pt、Pd等中的两种，优选为Ru、Ag。
[0012]本专利技术还提供一种利用氯的配位效应促进双金属催化剂的合成方法，包括如下步骤：载体前处理、贵金属前驱体溶液的配制、载体与溶液混合、浸渍蒸干、高温还原等过程。
[0013]优选地，所述催化剂载体可以选自二氧化钛、三氧化二铝、氧化锆、氧化铈中的至少一种；优选为二氧化钛P25(可源自商用市售)，其含有80％锐钛矿和20％金红石。
[0014]优选地，所述催化剂载体为经过800℃水汽热处理的P25材料，命名为800-P25。
[0015]优选地，所述贵金属前驱体可以选自贵金属盐，示例性为三氯化钌(RuCl3)、乙酰丙酮钌(C
15
H
21
O6Ru)、硝酸银(AgNO3)、氯铂酸(H2PtCl6·
6H2O)、氯化钯(PdCl2)等。
[0016]优选地，所述贵金属前驱体溶液的浓度控制在1～5mg/mL，优选为1～2mg/mL，示例性为1mg/mL，1.25mg/mL，1.33mg/mL，2mg/mL，3mg/mL，4mg/mL，5mg/mL。
[0017]优选地，所述浸渍蒸干温度为60～100℃，例如为60～80℃，示例性为60℃，70℃，80℃，90℃，100℃。
[0018]优选地，所述高温还原的还原剂为H2、体积比为5％的H2/Ar、5％的CO/N2、5％的NH3/N2等混合气中的一种；优选H2的纯度为99.99％；所述高温还原采用的气体流速为30～100sccm，示例性为30sccm、40sccm、50sccm、60sccm、70sccm、80sccm、90sccm、100sccm。此处体积比为5％的H2/Ar、5％的CO/N2、5％的NH3/N2混合气分别是指H2、CO、NH3占混合气体总体积的5％。
[0019]优选地，所述高温还原温度为250～450℃，优选为450℃，示例性为250℃、350℃、450℃。
[0020]优选地，将所述贵金属在双金属催化剂材料总重量中的占比控制在1％，可根据活性需求改变贵金属前驱体的比例，进而改变贵金属含量比。
[0021]在双金属催化剂的制备过程中，选择合适的贵金属氯盐前驱体溶液，可以使不同贵金属离子通过氯的配位作用形成微胶束。以Ru-Ag双金属催化材料的合成为例，其反应过程如下：
[0022]x RuCl3+y AgNO3＝[Ru
x
Cl
3x
Ag
y
](NO3)
y
；
[0023]在氢气还原过程中，Cl以HCl的形式从材料中分离，其反应过程如下：[Ru
x
Cl
3x
Ag
y
](NO3)
y
+(3x/2+y/2)H2＝Ru
x
Ag
y
+3x HCl+y HNO3。
[0024]本专利技术还提供一种利用氯的配位效应促进双金属催化剂的再生方法，包括如下步骤：高温热失活的双金属催化剂和再生剂经高温处理，实现双金属催化剂的再生。
[0025]优选地，所述再生剂选自H2O2+HCl(v/v＝1:1)的水溶液、含有1000ppm氯苯的空气或H2中的至少一种。
[0026]优选地，使用氯苯氧化法和HCl-H2O2浸渍法两种手段本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种双金属催化剂，其特征在于，所述双金属催化剂包括载体及负载于载体上的双贵金属活性成分。2.根据权利要求1所述的一种双金属催化剂，其特征在于，所述双金属催化剂对于1％含量的高浓度丙烷，在空速高达60000mL/(g h)的苛刻条件下，丙烷的完全氧化温度低于280℃。3.根据权利要求1所述的一种双金属催化剂，其特征在于，所述催化剂载体可以选自二氧化钛、三氧化二铝、氧化锆、氧化铈中的至少一种；优选为二氧化钛P25，其含有80％锐钛矿和20％金红石；优选地，所述催化剂载体为经过800℃水汽热处理的P25材料，命名为800-P25；优选地，所述贵金属选自Ru、Ag、Pt、Pd等中的两种，优选为Ru、Ag。4.一种利用氯的配位效应促进双金属催化剂的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：载体前处理、贵金属前驱体溶液的配制、载体与溶液混合、浸渍蒸干、高温还原等过程；优选地，所述催化剂载体可以选自二氧化钛、三氧化二铝、氧化锆、氧化铈中的至少一种；优选为二氧化钛P25，其含有80％锐钛矿和20％金红石；优选地，所述催化剂载体为经过800℃水汽热处理的P25材料，命名为800-P25；优选地，所述贵金属前驱体可以选自贵金属盐，示例性为三氯化钌(RuCl3)、乙酰丙酮钌(C
15
H
21
O6Ru)、硝酸银(AgNO3)、氯铂酸(H2PtCl6·
6H2O)、氯化钯(PdCl2)等；优选地，所述贵金属前驱体溶液的浓度控制在1～5mg/mL，优选为1～2mg/mL。5.根据权利要求4所述的一种利用氯的配位效应促进双金属催化剂的合成方法，其特征在于，所述浸渍蒸干温度为60～100℃，例如为60～80℃，示例性为60℃，70℃，80℃，90℃，100℃；优选地，所述高温还原的还原剂为H2、体积比为5％的H2/Ar、5％的CO/N2、5％的NH3/N2等混合气中的一种；优选H2的纯度为99.99％；气体流速为30～100sccm，示例性为30sccm、40sccm、50sccm、60sccm、70sccm、80sccm、90sccm、100sccm；优选地，所述高温还原温度为250～450℃，优选为450℃，示例性为250℃、350℃、450℃。优选地，将所述贵金...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾宏鹏，陈金，
申请(专利权)人：中国科学院城市环境研究所，
类型：发明
国别省市：
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