一种多元金属/多元金属氧化物多功能催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术属于催化技术领域，具体涉及一种多元金属/多元金属氧化物多功能催化剂及其制备方法，本发明专利技术通过水热合成—浸渍还原的方法制备了具有高度分散活性组分且粒径可控的高效多功能加氢/脱氢催化剂；制备方法简单易行，成本低廉，而且催化剂的活性组分可调节，催化活性高、稳定性好。本发明专利技术极大降低了贵金属的使用量，从而解决了传统贵金属催化剂成本较高、选择性较低、容易失活等问题，有助于推动储氢材料催化储氢/放氢的规模化应用。材料催化储氢/放氢的规模化应用。

【技术实现步骤摘要】
一种多元金属/多元金属氧化物多功能催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于催化
，具体涉及一种多元金属/多元金属氧化物多功能催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]有机液体储氢材料具有储氢密度高、熔沸点高、安全性能好等优点，具有巨大的应用前景。对于有机液体储氢技术的利用主要分为储、运氢与放氢。这涉及到两种可逆的催化加氢/脱氢过程。当前，无论是加氢过程还是脱氢过程都要使用贵金属催化剂。由于贵金属催化剂资源稀缺且成本高昂，这极大的制约了有机液体储氢技术的规模化应用。因此，针对以上问题，当前的研究者们尝试了大量的方法，包括使用具有高比表面积的载体以获得更高的金属分散度，或者形成合金从而提升催化剂的活性。但是这些尝试都没能够很好的解决在保持高催化性能的同时有降低贵金属的使用量。此外，加氢所用催化剂与脱氢所用催化剂成本各不相同，造成了资源利用率较低。如能用一种低贵金属用量的催化剂既能实现加氢反应同时又可用于脱氢反应，则可实现催化剂的最大利用率。
[0003]基于此，有必要开发一种既能保持高催化活性又能够降低贵金属用量的新型多功能催化剂。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种工艺简单、成本较低、活性较高的多元金属/多元金属氧化物多功能催化剂。本专利技术首先以一步水热法合成结构重组的具有高比表面积的多元非贵金属氧化物，其次通过负载贵金属前驱体，再进行原位煅烧还原，即可得到具有高活性的贵金属—非贵金属纳米级合金，且与作为催化助剂的多元金属氧化物具有强相互作用，有效抑制了纳米金属颗粒的团聚，从而能够获得具有更高的活性与稳定性的前述A
x
B
m
@B
n
M
y
O
z
型催化剂。本专利技术制备过程简单高效，周期短，成本合理，适合规模化产生与应用。
[0005]为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术是通过以下技术方案实现：
[0006]本专利技术提供一种多元金属/多元金属氧化物多功能催化剂，该催化剂组成为A
x
B
m
@B
n
M
y
O
z
；
[0007]其中，A
x
和B
m
是主催化剂，A为贵金属元素，包括Pt、Pd、Ru、Rh、Ir、Au、Ag中的任一种或多种组合，摩尔百分比含量为0.01～1％；B为非贵金属元素，B
m
包括Fe、Co、Ni、Cu、Mo、W、Zn、Ca中的任一种或多种组合，摩尔百分比含量为0.05～15％；
[0008]其中，催化助剂B
n
M
y
O
z
为多元金属氧化物，其摩尔百分含量为84～99.94％，其中，M为Ti、V、Cr、Mn、Zr、Nb、Sc、Y、W、Fe、Co、Ni、Ce、La、Cu、Zn、Mo中的任一种或多种组合，且M和B中相同的元素不同时出现；
[0009]其中，m+n≥1，1≤y≤3，3≤n≤12。
[0010]进一步地，上述多元金属/多元金属氧化物多功能催化剂中，主催化剂A
x
是以催化
助剂B
n
M
y
O
z
为载体，通过浸渍还原法得到；主催化剂B
m
是从催化助剂B
(m+n)
M
y
O
z
原位还原析出，A
x
与B
m
，A
x
与B
n
M
y
O
z
以及B
m
与B
n
M
y
O
z
催化助剂之间都存在明显的相互作用，其中，A
x
、B
m
能够以B
m
为锚点形成锚定的AB型纳米合金，其粒径范围在2～15nm；B
n
M
y
O
z
能够抑制A
x
、B
m
及AB型纳米合金晶粒生长的作用，使其颗粒粒径大小可控。
[0011]此处，有必要指出，虽然A
x
与B
m
，A
x
与B
n
M
y
O
z
以及B
m
与B
n
M
y
O
z
之间都存在明显的相互作用，但A
x
的晶粒尺寸主要受到B
m
的影响，而B
m
的晶粒尺寸主要受到B
n
M
y
O
z
的影响，因此，根据原位限域效应的影响，一般来说x/m≤1才能获得最优的晶粒尺寸。
[0012]本专利技术还提供上述多元金属/多元金属氧化物多功能催化剂在催化加氢与脱氢反应方面的应用。
[0013]进一步地，上述应用中，加氢与脱氢反应包括C＝C、C＝O双键的催化加氢以及C
‑
H单键的催化脱氢，具体可用于有机液体储氢材料催化加氢与放氢。
[0014]本专利技术还提供上述多元金属/多元金属氧化物多功能催化剂的制备方法，包含以下步骤：
[0015]1)按B/M原子比(m+n)/y称取一定量的B无机盐和M无机盐溶于去离子水中，常温下充分搅拌均匀，得到B前驱体和M前驱体的前驱体混合溶液；
[0016]2)称取一定量的结构调整剂加入至得到的前驱体混合溶液，搅拌均匀后转移至高温高压反应釜中，置于一定温度下进行热反应；
[0017]3)热反应产物通过水洗过滤或离心处理，充分干燥得到具有高比表面积的B
(m+n)
M
y
O
z
；
[0018]4)配置一定量的A前驱体溶液，加入到B
(m+n)
M
y
O
z
中，干燥后得到A
x
/B
(m+n)
M
y
O
z
；
[0019]5)将A
x
/B
(m+n)
M
y
O
z
先煅烧后还原，得到A
x
B
m
/B
n
M
y
O
z
型多元金属/多元金属氧化物多功能催化剂。
[0020]进一步地，步骤1)中，所述B前驱体包括硝酸铁、氯化铁、硝酸钴、氯化钴、硝酸镍、氯化镍、硝酸铜、氯化铜、硝酸银中的任意一种或多种组合；
[0021]所述M前驱体包括氯化钛、钒酸钠、偏钒酸钠、氯化铬、硝酸铬、氯化锰、硝酸锰、氯化锆、硝酸锆、偏钨酸铵、钨酸钠、偏钨酸钠、硝酸铁、氯化铁、硝酸钴、氯化钴、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多元金属/多元金属氧化物多功能催化剂，其特征在于，该催化剂组成为A
x
B
m
@B
n
M
y
O
z；
其中，A
x
和B
m
是主催化剂，A为贵金属元素，包括Pt、Pd、Ru、Rh、Ir、Au、Ag中的任一种或多种组合，摩尔百分比含量为0.01～1％；B为非贵金属元素，B
m
包括Fe、Co、Ni、Cu、Mo、W、Zn、Ca中的任一种或多种组合，摩尔百分比含量为0.05～15％；其中，催化助剂B
n
M
y
O
z
为多元金属氧化物，其摩尔百分含量为84～99.94％，其中，M为Ti、V、Cr、Mn、Zr、Nb、Sc、Y、W、Fe、Co、Ni、Ce、La、Cu、Zn、Mo中的任一种或多种组合，且M和B中相同的元素不同时出现；其中，m+n≥1，1≤y≤3，3≤n≤12。2.根据权利要求1所述的多元金属/多元金属氧化物多功能催化剂，其特征在于，主催化剂A
x
是以催化助剂B
n
M
y
O
z
为载体，通过浸渍还原法得到；主催化剂B
m
是从催化助剂B
(m+n)
M
y
O
z
原位还原析出，A
x
与B
m
，A
x
与B
n
M
y
O
z
以及B
m
与B
n
M
y
O
z
催化助剂之间都存在明显的相互作用，其中，A
x
、B
m
能够以B
m
为锚点形成锚定的AB型纳米合金，其粒径范围在2～15nm。3.如权利要求1或2所述的多元金属/多元金属氧化物多功能催化剂在催化加氢与脱氢反应方面的应用。4.如权利要求3所述的应用，其特征在于，加氢与脱氢反应包括C＝C、C＝O双键的催化加氢以及C
‑
H单键的催化脱氢。5.如权利要求1或2所述的多元金属/多元金属氧化物多功能催化剂的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：1)按B/M原子比(m+n)/y称取一定量的B无机盐和M无机盐溶于去离子水...

【专利技术属性】
技术研发人员：费顺鑫，方雄，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：