專利名稱：多元金屬氧化物負載金催化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
多元金屬氧化物負載金催化劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
相比Pd和Pt貴金屬催化劑，Au作為貴金屬催化劑除了具有明顯的價格和資源優(yōu)勢外，還具有良好低溫催化活性以及抗氧和濕度增強效應(yīng)，因而成為近年來催化領(lǐng)域研究的熱點。負載金催化劑在低溫CO催化氧化、NOx選擇性催化還原和VOCs的催化氧化消除等反應(yīng)中顯示出優(yōu)異的催化性能。然而，有關(guān)負載Au催化劑的穩(wěn)定性還有待進一步提高。負載Au催化劑獲得高的穩(wěn)定性、選擇性、活性和抗毒性的基本條件是具有高分散的Au超微粒子以及Au和載體間存在某種協(xié)同作用。這些因素均與Au催化劑的制備方法和載體的選擇密切相關(guān)。目前，金屬氧化物(包括金屬氫氧化物)是最常用的Au催化劑的載體。根據(jù)金屬氧化物載體性質(zhì)的不同，主要可分為可還原型氧化物(如Fe2O3, CeO2等)和不可還原型氧化物(如Al2O3, SiO2等)。相比不可還原氧化物載體，可還原氧化物載體能與Au發(fā)生明顯的相互作用，有利于Au粒子在載體表面的分散、穩(wěn)定和活性發(fā)揮。Al2O3雖然不可還原，但作為一種工業(yè)上常用的具有高比表面積和較好穩(wěn)定性的氧化物仍是負載Au催化劑重點研究的載體。為了改善單一 Al2O3載體性能，常用的方法是向其中引入其他金屬氧化物，特別是過渡金屬氧化物(如CuOx, MnOx, FeOx, CrOx, NiOx, CoOx等)。由此形成的多元氧化物載體因與Au可產(chǎn)生更適宜的協(xié)同作用，常常較單一氧化物負載Au催化劑具有更優(yōu)越的催化性能。負載Au催化劑制備方法不同，會導(dǎo)致Au與載體之間相互作用不同，從而影響載體表面Au顆粒大小及其分散情況。常見的多元氧化物負載Au催化劑前驅(qū)體制備方法有:沉積沉淀法、共沉淀法、浸潰法、化學(xué)氣相沉積法、機械混合法等。在這些方 法中，由于焙燒前驅(qū)體大多是通過濕法混合物共沉淀而得到的，使得原料混合均勻性無法保證。而且在后續(xù)的焙燒過程中復(fù)相反應(yīng)主要在界面間進行，從而使焙燒產(chǎn)物的組成和結(jié)構(gòu)往往呈現(xiàn)非計量性和非均勻性，導(dǎo)致催化劑組成和結(jié)構(gòu)的多變性，難以實現(xiàn)催化劑的可控制備。這就有可能影響Au與金屬氧化物之間到的協(xié)同作用，引起納米Au顆粒的長大和聚集，進而降低催化劑的穩(wěn)定性。因此，改善催化劑制備方法，開發(fā)一種操作簡單、成本低廉、結(jié)構(gòu)可控、Au可穩(wěn)定均勻分布的負載Au催化劑制備方法是十分必要的。水滑石及類水滑石材料(LDHs)，是一種潛在的催化劑前驅(qū)物和層狀功能材 料。其化學(xué)通式為
權(quán)利要求
1.一種多元金屬氧化物負載金催化劑，其特征在于，該多元金屬氧化物負載金催化劑的表達式為=AuziMnDhGxAlhOn，其中，活性成分金占多元金屬氧化物的質(zhì)量百分比為0.1 3.0 % ； 式中:D和G為具有二價金屬離子的Mg、Zn、Cu、Co、Ni或Mn元素中的一種；O彡x彡2 ;0 < y < 0.5 ;4.25 < η < 5。
2.一種按權(quán)利要求1所述的多元金屬氧化物負載金催化劑制備方法，其沉積沉淀法，其特征在于包括以下過程: 1)MnD2_xGxAl-LDHs層狀前驅(qū)體的制備: Cl)將可溶性 Mn(CH3COO)2.4Η20，與二價金屬鹽 Mg(NO3)2.6H20、Zn(NO3)2.6Η20、Cu (NO3) 2.3Η20、Co (NO3) 2.6Η20、Ni (NO3) 2.6Η20 和 Mn (CH3COO) 2.4Η20 的其中一種或兩種，以及與Al (NO3) 3.9Η20按照摩爾比為I:2:1配制成總金屬離子濃度為0.5 1.5 mol/L混合鹽溶液； (2)采用NaOH 和 Na2CO3,并按如下條件:n[⑶廣]/n[M3+] = 2.0 2.5 ；n
+3n [M3+] ) = 1.6 2.0 ；0F 的濃度為 1.5 6.5 mol/L ;C0廣的濃度 0.2 0.9mol/L，配制混合堿溶液，上述的:n[M2+]和η [Μ3+]為混合鹽溶液中的二價金屬離子總摩爾數(shù)和三價金屬離子總摩爾數(shù)；n [CO32I和η
/n[M3+] = 2.0 2.5 ；n
+3n [M3+] ) = 1.6 2.0 ；0F 的濃度為 1.5 6.5 mol/L ;C0廣的濃度 0.2 0.9mol/L，配制混合堿溶液，上述的:n[M2+]和η [Μ3+]為混合鹽溶液中的二價金屬離子總摩爾數(shù)和三價金屬離子總摩爾數(shù)；n [CO32I和η [0Η1分別為混合堿溶液中C032—總摩爾數(shù)和0Η—的總摩爾數(shù)； (3)將步驟(I)制的混合鹽溶液與步驟(2)制的混合堿溶液按體積比1:1 在持續(xù)劇烈攪拌的情況下并流混合，控制過程的PH值在9.0 11.0之間，得到混合沉淀漿料；將沉淀漿料在溫度40 100 0C條件下繼續(xù)攪拌晶化6 72 h，或?qū)⒊恋頋{料移入水熱反應(yīng)釜中在溫度80 180 0C條件下水熱晶化6 72 h ;再將晶化后的漿料以去離子水或者乙醇水溶液抽濾或離心洗滌至濾液為中性；最后將濾餅在溫度50 150 0C烘箱中干燥6 48 h，即得多元MnDhGxAVyAu-LDHs層狀前驅(qū)體； 2)催化劑的制備: 將上述所得前 驅(qū)體用瑪瑙研缽研磨至無顆粒感后，以5 10 °C/min的升溫速率從室溫升至400 800 °C，恒溫焙燒I 10 h后，隨爐冷卻至60 0C以下取出，得到相應(yīng)的多元金屬氧化物負載金催化劑Au/MnD ^sGsAl0n。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多元金屬氧化物負載金催化劑及其制備方法。該催化劑以Au為主要活性組分，負載于多元金屬氧化物上，其表達式為Au/MnD2-xGxAl1-yOn。該催化劑以沉積沉淀法和共沉淀法制得。沉積沉淀法是通過MnDGAl-LDHs層狀前驅(qū)體熱解產(chǎn)物上沉積Au實現(xiàn)的；共沉淀法是通過熱解MnDGAlAu-LDHs層狀類水滑石前驅(qū)體實現(xiàn)的。本發(fā)明的優(yōu)點在于負載金催化劑能實現(xiàn)各組分分子水平均勻分布，增強了Au和其它組分的協(xié)同作用，能夠有效抑制納米Au的團聚，提高其穩(wěn)定性，制備方法過程簡單。
文檔編號C01B31/20GK103084185SQ20131002783
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月25日
發(fā)明者張立紅, 岳義智, 劉源 申請人:天津大學(xué)