本發(fā)明屬于負(fù)載型金屬催化劑領(lǐng)域，涉及一種負(fù)載型貴金屬催化劑的制備方法。
背景技術(shù)：
對(duì)于氣相催化氧化來說，負(fù)載型貴金屬催化劑具有優(yōu)良的催化活性和選擇性，是一類非常重要并且應(yīng)用廣泛的催化劑。
負(fù)載型貴金屬催化劑的傳統(tǒng)制備方法是采用浸漬法使貴金屬鹽溶液進(jìn)入載體的空隙中，然后焙燒得到負(fù)載型貴金屬催化劑；但這種傳統(tǒng)制備方法中貴金屬分散較差，因此通常需要在浸漬過程中采用分散劑、超聲、微波、等離子體、電勢(shì)差等輔助手段，以使貴金屬更為分散。還有一種制備方法是采用噴濺技術(shù)將貴金屬鹽溶液噴濺在載體上從而制得負(fù)載型貴金屬催化劑，但該方法只適用于載體為薄膜材料的情況。以上這兩種方法所制備的催化劑均需要附著在堇青石模塊或者陶瓷纖維模塊上，并組裝成催化模塊，才能安置在催化反應(yīng)器中使用；這種催化劑模塊已有產(chǎn)業(yè)化商品，但是存在體積大、質(zhì)量大、易堵塞、易磨損，加熱溫度不均等一系列問題。
對(duì)于催化劑為合金材料的情況，可采用貴金屬粉末直接涂覆在金屬網(wǎng)格或者絲團(tuán)上，然后經(jīng)過加壓高溫焙燒形成負(fù)載貴金屬的合金材料。該負(fù)載貴金屬的合金材料與傳統(tǒng)的以氧化物為載體的負(fù)載型貴金屬催化劑是不同的，以氧化物為載體的負(fù)載型貴金屬催化劑在貴金屬與氧化物載體之間相互作用會(huì)形成協(xié)同作用促進(jìn)催化活性，而負(fù)載貴金屬的合金材料是將貴金屬負(fù)載于金屬材料上，活性中心位點(diǎn)會(huì)消失，這會(huì)導(dǎo)致催化活性明顯下降。此外，現(xiàn)有技術(shù)中還存在一種將貴金屬粉末涂覆在金屬片材上來制備負(fù)載型貴金屬催化劑的方法；該方法雖然有利于加熱，但在氣流通過時(shí)，易存在縫隙較大和催化劑脫落的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足之處，本發(fā)明提供了一種負(fù)載型貴金屬催化劑的制備方法，不僅可以使貴金屬得到很好的分散，而且能夠保持催化劑的穩(wěn)定，不易脫落，同時(shí)還能夠最大程度的降低成本、減小占用體積。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
一種負(fù)載型貴金屬催化劑的制備方法，包括：以固體單質(zhì)材料為載體，將貴金屬粉末分散嵌入在固體單質(zhì)材料中，并對(duì)這些貴金屬粉末周圍的固體單質(zhì)材料進(jìn)行表面氧化，再采用氣相還原預(yù)處理將固體單質(zhì)材料中嵌入的貴金屬粉末還原活化，即制得負(fù)載型貴金屬催化劑；其中，所述的固體單質(zhì)材料采用固相金屬或硅。
優(yōu)選地，所述采用氣相還原預(yù)處理將固體單質(zhì)材料中嵌入的貴金屬粉末還原活化包括：將經(jīng)過表面氧化的嵌有貴金屬粉末的固體單質(zhì)材料放置于反應(yīng)器內(nèi)，并在加熱或加壓的條件下，采用還原氣體均勻通過反應(yīng)器內(nèi)放置的固體單質(zhì)材料，從而使固體單質(zhì)材料中嵌入的貴金屬粉末還原活化。
優(yōu)選地，所述的還原氣體為CO或H2。
優(yōu)選地，在還原活化過程中，反應(yīng)器內(nèi)的溫度為150～350℃。
優(yōu)選地，所述將貴金屬粉末分散嵌入在固體單質(zhì)材料中包括：采用化學(xué)置換法、高溫熔融法或涂覆法將貴金屬粉末分散嵌入在固體單質(zhì)材料中。
優(yōu)選地，所述負(fù)載型貴金屬催化劑制成直接安裝在使用位置的過濾網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或絲團(tuán)裝結(jié)構(gòu)。
由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明所提供的負(fù)載型貴金屬催化劑的制備方法是以固體單質(zhì)材料為載體，先將貴金屬粉末分散嵌入固定在固體單質(zhì)材料中，然后對(duì)貴金屬粉末周圍的固體單質(zhì)材料進(jìn)行表面氧化，再對(duì)固體單質(zhì)材料中嵌入的貴金屬粉末還原活化，即可形成能夠有效防止貴金屬脫落的高催化活性負(fù)載型貴金屬催化劑。本發(fā)明所制備的負(fù)載型貴金屬催化劑可以制成直接安裝在使用位置的過濾網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或絲團(tuán)裝結(jié)構(gòu)，不需要附著在堇青石模塊或者陶瓷纖維模塊上，這能夠有效降低催化劑的成本，大大減小占地空間和催化劑重量，從而有效節(jié)省了催化反應(yīng)器的消耗。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
下面對(duì)本發(fā)明所提供的負(fù)載型貴金屬催化劑的制備方法進(jìn)行詳細(xì)描述。
一種負(fù)載型貴金屬催化劑的制備方法，包括：以固體單質(zhì)材料(該固體單質(zhì)材料采用固相金屬或硅)為載體，將貴金屬粉末分散嵌入在固體單質(zhì)材料中，并對(duì)貴金屬粉末周圍的固體單質(zhì)材料進(jìn)行表面氧化，再采用氣相還原預(yù)處理將固體單質(zhì)材料中嵌入的貴金屬粉末還原活化，即制得負(fù)載型貴金屬催化劑。
其中，所述采用氣相還原預(yù)處理將固體單質(zhì)材料中嵌入的貴金屬粉末還原活化可以包括：將經(jīng)過表面氧化的嵌有貴金屬粉末的固體單質(zhì)材料放置于反應(yīng)器內(nèi)，并在加熱(加熱溫度可以為150～350℃)或加壓的條件下，采用還原氣體(該還原氣體可以為CO或H2)均勻通過反應(yīng)器內(nèi)放置的固體單質(zhì)材料，從而使固體單質(zhì)材料中嵌入的貴金屬粉末還原活化。在實(shí)際應(yīng)用中，可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的化學(xué)置換法、高溫熔融法或涂覆法將貴金屬粉末分散嵌入在固體單質(zhì)材料中。
具體地，本發(fā)明所提供的負(fù)載型貴金屬催化劑的制備方法不僅能夠有效將貴金屬嵌入作為載體的固體單質(zhì)材料表面，而且可以將非貴金屬嵌入作為載體的固體單質(zhì)材料表面，而嵌有貴金屬粉末的固體單質(zhì)材料在經(jīng)過表面氧化和還原預(yù)處理后即可形成負(fù)載型貴金屬催化劑。當(dāng)固體單質(zhì)材料采用金屬時(shí)，本發(fā)明所制得的負(fù)載型貴金屬催化劑還能夠進(jìn)行加電加熱等作用，并能夠有效防止負(fù)載的貴金屬粉末從載體表面脫落的問題。本發(fā)明所制備的負(fù)載型貴金屬催化劑可以制成直接安裝在使用位置的過濾網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或絲團(tuán)裝結(jié)構(gòu)，不需要附著在堇青石模塊或者陶瓷纖維模塊上，這能夠有效降低催化劑的成本，大大減小占地空間和催化劑重量，從而有效節(jié)省了催化反應(yīng)器的消耗。
綜上可見，本發(fā)明為負(fù)載型金屬催化劑提供了一種可行有效的制備技術(shù)，不僅簡(jiǎn)單易行、安全性高、穩(wěn)定性高、成本低、有效節(jié)能，而且所制得的負(fù)載型金屬催化劑可以使貴金屬或金屬鹽得到很好的分散，不易脫落，最大程度的降低成本、減小占用體積。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。