一种钯纳米晶催化剂的制备方法及其制备甲醇的方法技术

本发明专利技术公开了一种钯纳米晶催化剂的制备方法，包括以下步骤：步骤11，在容器中将混合均匀的前驱体溶液搅拌并加热；步骤21，在所述前驱体溶液中加入钯盐溶液并升温至45～200℃，进行反应1～4h，生成六面体的钯纳米晶溶液；步骤31，将所述钯纳米晶溶液分散在碳粉中进行超声分散、搅拌、抽滤、干燥和退火处理，制备得到钯纳米晶催化剂。本发明专利技术还提供一种钯纳米晶催化剂制备甲醇的方法，通过将六面体的钯纳米晶催化剂或八面体的钯纳米晶催化剂的催化液与甲烷混合气体充分碰撞吸附反应即可生成甲醇。本发明专利技术制备钯纳米晶催化剂的过程绿色环保、简单易操作、设备简便，可以实现克级合成。制备甲醇的反应过程耗时少，降低了能耗，提高了产率且选择性高。且选择性高。且选择性高。

【技术实现步骤摘要】
一种钯纳米晶催化剂的制备方法及其制备甲醇的方法


[0001]本专利技术属于热催化
，具体涉及一种钯纳米晶催化剂的制备方法及其制备甲醇的方法。

技术介绍

[0002]随着人类工业文明的高速发展，渴望研发高附加值的能源产品在未来的社会中具有巨大的能源市场，甲烷主要成分是天然气、可燃冰和页岩气等地藏气，在世界能源结构中占有突出地位，将其转化为可方便存储和运输的液体燃料是目前研究的热点之一。
[0003]甲烷分子中的碳氢键(C
‑
H)具有高对称性、高稳定性和低极化性等化学性质，被誉为催化领域的“圣杯”，工业上将甲烷转化需经过高温高压等系列间接反应获得甲醇，此过程耗能和耗时，并不符合我国现有能源结构发展战略。
[0004]现有技术中，钯纳米晶催化剂的制备方法复杂不易操作，制备效率较低，而且没有关于温和条件下，晶面依赖的甲烷转化制甲醇的相关技术。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种钯纳米晶催化剂的制备方法及其制备甲醇的方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0006]本专利技术实施例的第一方面提供一种钯纳米晶催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0007]步骤11，在容器中将混合均匀的前驱体溶液搅拌并加热；
[0008]步骤21，在所述前驱体溶液中加入钯盐溶液并升温至45～200℃，进行反应1～4h，生成六面体的钯纳米晶溶液；
[0009]步骤31，将所述钯纳米晶溶液分散在碳粉中进行超声分散、搅拌、抽滤、干燥和退火处理，制备得到钯纳米晶催化剂。
[0010]在本专利技术的一个实施例中，在所述步骤21之后，所述步骤31之前还包括：
[0011]在所述六面体的钯纳米晶溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮和还原剂进行加热并混合均匀，得到混合溶液A；
[0012]将所述混合溶液A升温至45～200℃时加入钯盐溶液，反应1～6h，生成八面体的钯纳米晶溶液。
[0013]在本专利技术的一个实施例中，所述前驱体溶液为去离子水、晶面选择离子刻蚀剂、聚乙烯吡咯烷酮和AA混合的溶液。
[0014]在本专利技术的一个实施例中，所述钯盐溶液包括：乙酰丙酮钯溶液、氯化钯溶液、四氯钯酸钠溶液或四氯钯酸钾溶液；
[0015]所述还原剂包括抗坏血酸、硼氢化钠、水合肼或甲醛；
[0016]所述晶面选择离子刻蚀剂包括氯化钾、溴化钾或碘化钾。
[0017]在本专利技术的一个实施例中，所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量为1000～4000000。
[0018]在本专利技术的一个实施例中，所述钯盐溶液中钯盐的金属质量为1～2g；
[0019]所述聚乙烯吡咯烷酮的质量为1～100g；
[0020]所述还原剂的质量为0.01～1Kg；
[0021]所述晶面选择离子刻蚀剂的质量为0.1～10Kg。
[0022]本专利技术实施例的第二方面提供一种钯纳米晶催化剂制备甲醇的方法，包括以下步骤：
[0023]步骤一，将钯纳米晶催化剂负载在碳粉上；
[0024]其中，所述钯纳米晶催化剂根据权利要求1
‑
6任一项制备得到；
[0025]步骤二，将负载在碳粉上的钯纳米晶催化剂置于水中进行超声分散，制备得到催化液；
[0026]步骤三，将所述催化液加入反应釜中并通入氩气进行多次吹扫，然后通入甲烷混合气体在0.1～6MPa压力以100～1500/rpm转速搅拌下从室温升温至0～250℃，反应0.1～48h，制备得到甲醇；
[0027]其中，所述甲烷混合气体为甲烷、氢气和氧气的混合气体。
[0028]在本专利技术的一个实施例中，所述甲烷混合气体中，甲烷、氢气和氧气的比例为30～70:1～20:1～10。
[0029]本专利技术的有益效果：
[0030]1、本专利技术可以制备得到六面体的钯纳米晶，进而在六面体的钯纳米晶的基础上还可以制备得到八面体的钯纳米晶，最终得到钯纳米晶催化剂，制备过程绿色环保、简单易操作、设备简便，可以实现克级合成。
[0031]2、本专利技术通过将六面体的钯纳米晶催化剂或八面体的钯纳米晶催化剂的催化液与甲烷混合气体充分碰撞吸附反应即可生成甲醇，反应过程耗时少，降低了能耗，提高了产率且甲烷只转化成甲醇，没有其他副产物，晶面的选择导致甲烷的吸附能发生改变，从而选择性高。此外，反应过程副产物二氧化碳量较低，地自然环境影响较弱，绿色环保。
[0032]以下将结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明。
附图说明
[0033]图1为本专利技术实施例二提供的一种钯纳米晶催化剂的制备方法制备的边沿为25nm的六面体的钯纳米晶的透射电子显微镜(TEM)图；
[0034]图2为本专利技术实施例施例四提供的一种钯纳米晶催化剂的制备方法制备的八面体的钯纳米晶的透射电子显微镜(TEM)图。
具体实施方式
[0035]下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0036]实施例一
[0037]一种钯纳米晶催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0038]步骤11，在容器中将混合均匀的前驱体溶液搅拌并加热。
[0039]其中，前驱体溶液为去离子水、晶面选择离子刻蚀剂、聚乙烯吡咯烷酮和AA混合的溶液。
[0040]步骤21，在前驱体溶液中加入钯盐溶液并升温至45～200℃，进行反应1～4h，生成六面体的钯纳米晶溶液。
[0041]步骤31，将钯纳米晶溶液分散在碳粉中进行超声分散、搅拌12h以上、抽滤、干燥和退火处理，制备得到钯纳米晶催化剂。
[0042]其中，钯盐溶液包括：乙酰丙酮钯溶液、氯化钯溶液、四氯钯酸钠溶液或四氯钯酸钾溶液。晶面选择离子刻蚀剂包括氯化钾、溴化钾或碘化钾。聚乙烯吡咯烷酮的分子量为1000～4000000。钯盐溶液中钯盐的金属质量为1～2g。聚乙烯吡咯烷酮的质量为1～100g。晶面选择离子刻蚀剂的质量为0.1～10Kg。
[0043]本实施例可以制备得到六面体的钯纳米晶，并得到钯纳米晶催化剂，制备过程绿色环保、简单易操作、设备简便，可以实现克级合成。
[0044]实施例二
[0045]一种钯纳米晶催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0046]步骤211，在容器中将混合均匀的前驱体溶液置于油浴中搅拌均匀，搅拌时间为15min。
[0047]其中，前驱体溶液为去离子水、晶面选择离子刻蚀剂、聚乙烯吡咯烷酮和AA混合的溶液。聚乙烯吡咯烷酮的质量为1～100g，聚乙烯吡咯烷酮的分子量为1000～4000000。晶面选择离子刻蚀剂包括氯化钾、溴化钾或碘化钾。
[0048]步骤221，在前驱体溶液中加入钯盐溶液并升温至45～200℃，进行反应1～4h，生成六面体的钯纳米晶溶液。
[0049]其中，钯盐溶液包括：乙酰丙酮钯溶液、氯化钯溶液、四氯钯酸钠溶液或四氯钯酸钾溶液。钯盐溶液中钯盐的金属本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钯纳米晶催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤11，在容器中将混合均匀的前驱体溶液搅拌并加热；步骤21，在所述前驱体溶液中加入钯盐溶液并升温至45～200℃，进行反应1～4h，生成六面体的钯纳米晶溶液；步骤31，将所述钯纳米晶溶液分散在碳粉中进行超声分散、搅拌、抽滤、干燥和退火处理，制备得到钯纳米晶催化剂。2.根据权利要求1所述的一种钯纳米晶催化剂的制备方法，其特征在于，在所述步骤21之后，所述步骤31之前还包括：在所述六面体的钯纳米晶溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮和还原剂进行加热并混合均匀，得到混合溶液A；将所述混合溶液A升温至45～200℃时加入钯盐溶液，反应1～6h，生成八面体的钯纳米晶溶液。3.根据权利要求1所述的一种钯纳米晶催化剂的制备方法，其特征在于，所述前驱体溶液为去离子水、晶面选择离子刻蚀剂、聚乙烯吡咯烷酮和AA混合的溶液。4.根据权利要求2所述的一种钯纳米晶催化剂的制备方法，其特征在于，所述钯盐溶液包括：乙酰丙酮钯溶液、氯化钯溶液、四氯钯酸钠溶液或四氯钯酸钾溶液；所述还原剂包括抗坏血酸、硼氢化钠、水合肼或甲醛；所述晶面选择离子刻蚀剂包括氯化钾、溴化钾或碘化钾。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：田新龙，徐月山，邓培林，李静，
申请(专利权)人：海南深远海新能源科技有限公司海南大学三亚研究院，
类型：发明
国别省市：