一种抗烧结负载型纳米钯催化剂及其制备方法与应用，涉及一种纳米金属催化剂。抗烧结负载型纳米钯催化剂的组成包括活性组分乙酰丙酮钯和载体SiO2，金属Pd占抗烧结负载型纳米钯催化剂的质量百分比为0.5%~5.0%。具体步骤为：1）选取SiO2作为载体，浸泡在硝酸溶液中，洗涤至pH=6.5~7.0，干燥；2）将Pd(acac)2化合物溶解于乙酰丙酮或甲苯溶剂中，配制Pd的质量浓度为0.26~1.04mg/ml的Pd(acac)2溶液；3）将步骤1）得到的SiO2浸渍在步骤2）得到的金属盐溶液中，干燥，焙烧，得到初始催化剂；4）将步骤3）得到的初始催化剂进行氢气还原，得到抗烧结负载型纳米钯催化剂。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种纳米金属催化剂，特别是一种抗烧结的纳米Pd催化剂，且利用简单的浸溃法制备及其在CO氧化反应的应用。
技术介绍
负载型Pd催化剂是最重要的金属催化剂之一，可广泛地应用于烯烃加氢、醇氧化、偶联反应、汽车尾气消除、CO氧化处理等反应，其催化性能与其在载体上的分散和颗粒大小密切相关，通常颗粒较小的Pd催化剂具有更优越的催化性能。Okada等(CatalysisToday, 2011, doi:10. 1016/j. cattod. 2011. 08. 014)对比了由沉积法和浸溃法制备出纳米Pd/Si02催化剂，并发现由沉积法制备的催化剂上Pd的粒径(3. 9nm)明显小于采用浸溃法制备的催化剂(6 12nm)，且前者更利于催化双氧水合成反应。纳米Pd催化剂具有较高的原 子利用率、较多的活性中心和独特的催化性能而备受关注。中国专利CN101780406A公开了一种利用苯乙烯-二乙烯苯交联聚合物涂层包覆SiO2载体负载的纳米Pd催化剂(2飞nm)，对于低温超临界二氧化碳介质中2，4_ 二甲基-1，3-戊二烯和丙烯醇的反应具有很高的选择性和反应活性。但由于小尺寸的金属纳米颗粒本身处于高表面能的热力学介稳态，具有降低表面能而聚集成热力学稳定的大颗粒的趋势，在高温环境下更易团聚或烧结而导致催化性能降低甚至丧失。因此制备高分散且具有良好热稳定性(即抗烧结)的金属催化剂一直是人们努力的目标。许多科研工作者尝试利用金属与高比表面积载体之间的强相互作用将活性金属沉积在沸石、氧化铝、氧化硅或活性炭上提高抗烧结性能；也可通过添加助剂来改善催化剂的抗烧结性能。中国专利CN1385239公开了一种汽车三效净化催化剂及其制备方法，在载体氧化铝中添加适量的氧化铈和氧化镧，可以明显提高了催化剂涂层的抗烧结能力。近年来新开发出的以SiOJt为保护壳包裹纳米金属粒子的技术可以有效地提高纳米粒子的高温稳定性。Park等人(Small，2008, 4，1694-1697)采用包裹法制备的以二氧化硅作为保护壳PdOSiO2催化剂经700° C焙烧后Pd粒径为4. 6nm，相比之下，采用浸溃法制备的Pd/Si02催化剂的Pd粒径则达到26. 7^73. Onm,且PdOSiO2催化剂具有更高的CO氧化和C2H2加氢反应活性。尽管采用这种方法制备的催化剂在一定温度范围内可有效抑制金属颗粒的团聚，但其高温(>700° C)稳定性)仍需提高，且由于包裹型催化剂的特殊结构，反应物必须先扩散通过包裹层才能到达金属活性中心，在反应中存在金属活性相和底物的接触问题，同时PdOSiO2的制备工艺较为繁琐，制备周期较长，需经沉淀、抽滤、洗涤、干燥、焙烧等过程，使其工业应用受到一定的限制。因此，探索采用简单的方法制备出高分散、抗烧结的Pd负载型催化剂具有很大的难度和挑战性。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种抗烧结负载型纳米钯催化剂及其制备方法与应用。所述抗烧结负载型纳米钯催化剂可用于CO氧化反应。所述抗烧结负载型纳米钯催化剂的组成包括活性组分乙酰丙酮钯和载体SiO2，金属Pd的含量占所述抗烧结负载型纳米钯催化剂的质量百分比为O. 59Γ5. 0%。所述抗烧结负载型纳米钯催化剂具有较好的抗烧结能力，在空气或氮气中于200^800° C焙烧2 4h后颗粒粒径仍保持为2 4nm ；同时具有较高的催化CO起燃性能，CO完全转化最低起燃温度为145° C。所述抗烧结负载型纳米钯催化剂的制备方法如下I)选取SiO2 (Aldrich Chemical Company)作为载体,将其浸泡在硝酸溶液中,用蒸馏水洗涤至pH=6. 5^7. 0，干燥后备用；2)将Pd(acac)2K合物溶解于乙酰丙酮或甲苯溶剂中，配制Pd的质量浓度为O. 26 I. 04mg/ml 的 Pd(acac)2 溶液,备用；3)将步骤I)得到的SiO2浸溃在步骤2)得到的金属盐溶液中，然后干燥，焙烧，得 到初始催化剂；4)将步骤3)得到的初始催化剂进行氢气还原，得到抗烧结负载型纳米钯催化剂。 在步骤I)中，所述SiO2可为35飞O目；所述浸泡的条件可浸泡在浓度为20%的硝酸溶液中24 48h ;所述干燥的条件可于110 120° C下干燥12 15h。在步骤3)中，所述干燥的条件可于11(T120° C下干燥12 15h ;所述焙烧的条件可为在空气或氮气气氛中于200 800° C焙烧2 4h，升温速率为5 10° C/min。在步骤4)中，所述氢气还原的条件可于50(T600° C下进行氢气还原O. 5 lh。本专利技术所述催化剂的性能评价在微型固定床流动反应装置上进行，采用内径为6mm的石英反应器，用于控温的K型(镍铬-镍铝)热电偶固定于石英管外壁，其测温端紧贴催化剂床层前半部分的反应管外壁。对于CO氧化性能评价实验，催化剂装填量为l(T30mg。催化剂先在高纯H2气流中以20° C/min的速率升温至600° C，还原30min，降至室温，改用高纯He吹扫约20min，然后再切换成由CO、O2和He组成的反应气(CO O2=I Γ 4，体积比)进行升温反应，气体流速为50ml/min，升温速率为5° C/min。原料气配比和反应尾气组成用气相色谱仪在线分析，热导检测器(TCD)检测。本专利技术所述的催化剂可达到以下有益效果(1)通过控制载体SiO2的预处理、催化剂焙烧气氛与焙烧温度，可以调控Pd前驱体与SiO2载体表面间的化学反应，实现纳米催化剂Pd颗粒的生成，并可提高活性组分的分散和抗烧结性能。(2)催化剂可直接在空气或氮气中于20(T800° C焙烧，所形成的Pd颗粒的粒径为2 4nm，所对应的催化剂具有优异的CO起燃性能。附图说明图I为3wt%Pd/Si02-800_Air催化剂的透射电镜图。图2为3wt%Pd/Si02-800-Air催化剂的粒径分布图。图3为3wt%Pd/Si02-800-Air_l催化剂的透射电镜图。图4为3wt%Pd/Si02-800-Air-l催化剂的粒径分布图。图5为3wt%Pd/Si02-800_N2催化剂的透射电镜图。图6为3wt%Pd/Si02-800_N2催化剂的粒径分布图。图7为3wt%Pd/Si02-800-H2/Ar催化剂的透射电镜图。图8为3wt%Pd/Si02-800_H2/Ar催化剂的粒径分布图。在图1，3，5，7中，标尺均为20nm。在图2，4，6，8中，横坐标均为Pd颗粒粒径(nm)，纵坐标均为粒径分布(％) ；Pd颗粒粒径d相应为3. 1，3. 2，3. 8，17. 9nm。具体实施例方式实施例I称取IOg SiO2 载体(Aldrich Chemical Company, 35 60 目),浸泡在 20%稀硝酸溶液中24h，期间搅拌:Γ5次，之后用蒸馏水洗涤至pH=7.0，于110° C下干燥12h，备用。将2g已处理好的SiO2浸溃于6ml Pd的质量浓度为I. 04mg/ml中24h，然后在110° C下干燥12h，在空气中800° C焙烧2h，升温速率为10° C/min，并于高纯氢气中600° C还原O. 5h，得到3wt%Pd/Si02-800-Air催化剂，记为Cat 1，Pd颗粒的粒径为3. lnm本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种抗烧结负载型纳米钯催化剂，其特征在于其组成包括活性组分乙酰丙酮钯[Pd(acac)2]和载体SiO2，金属Pd的含量占所述抗烧结负载型纳米钯催化剂的质量百分比为0.5%~5.0%。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：翁维正，李兵，章青，万惠霖，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：
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