專利名稱：激光沉積法制備氧化鋁負(fù)載Pt催化劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備氧化鋁負(fù)載鉑(Pt)催化劑的方法。
(二)
背景技術(shù)：
氧化鋁是常用的催化劑載體，具有強(qiáng)度高，比表面大，表面酸堿
性可調(diào)等特點(diǎn)。以氧化鋁為載體，負(fù)載各種金屬，如Pt， Pd, Ni, Co
等，廣泛應(yīng)用于各種化學(xué)反應(yīng)的催化劑。
通常氧化鋁負(fù)載pt催化劑采用浸漬法與離子交換法，將pt離子先 負(fù)載到氧化鋁載體上，再用化學(xué)還原法還原pt離子為p金屬，形成氧 化鋁負(fù)載pt催化劑,上述方法的共同的缺點(diǎn)是,(1)制備過程復(fù)雜,一般
都有浸漬、干燥、活化、還原等一系列步驟；(2)影響因素多，在浸漬 階段，有溫度、濃度、攪拌速度、浸漬時(shí)間、浸漬離子的次序、載體 的處理方式、載體的濕潤度、溶液的酸度等等，在干燥、活化、還原 這些階段還有很多影響因素，這些因素均會(huì)影響加氫催化劑的催化 性能;(3)催化劑制備過程的非綠色化，在載體的處理和浸漬階段，會(huì) 產(chǎn)生大量的廢水、廢液.
脈沖激光激發(fā)金屬原子形成的等離子體直接沉積在載體表面，就 可以得到一種簡單的負(fù)載型催化劑制備工藝。由于脈沖激光沉積技術(shù) 獨(dú)特的物理過程，與其他化學(xué)方法相比，其在制備負(fù)載型催化劑時(shí)具有很優(yōu)異的特點(diǎn)。目前尚未有用脈沖激光沉淀法制備氧化鋁負(fù)載Pt 催化劑的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服化學(xué)還原法制備負(fù)載Pt催化 劑的缺點(diǎn)，提供一種操作簡便、無環(huán)境污染的脈沖激光沉積法制備 氧化鋁負(fù)載Pt催化劑的方法。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下 一種氧化鋁負(fù)載Pt催化劑的制備 方法，是將金屬Pt懸掛固定于激光沉積池的中部，將氧化鋁載體放 在激光沉積池內(nèi)并置于比金屬Pt更接近底部的位置，并加熱氧化鋁
載體至25 60(TC，磁力攪拌使氧化鋁載體處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，在真空條
件和惰性氣體的保護(hù)下，激光器將脈沖激光聚焦于金屬Pt表面，激 發(fā)Pt原子成原子束，定向均勻沉積在氧化鋁載體表面，獲得氧化鋁 負(fù)載pt催化劑。激光沉積池的結(jié)構(gòu)如圖l所示。 推薦氧化鋁載體放在激光沉積池底部。
本發(fā)明中，所述的金屬Pt加工成厚為lmm，直徑為10mm的圓片。
制備過程中一般通過沉積時(shí)間、激光電壓及激光頻率等參數(shù)來控 制負(fù)載量。在沉積制備催化劑結(jié)束后，通過ICP (等離子發(fā)射光譜) 的方法來測定具體的負(fù)載量。
本發(fā)明中所述的脈沖激光電壓推薦為230 350V，優(yōu)選230 250V。所述的真空條件推薦為控制真空度為50Pa 3000Pa，最佳真 空度為80Pa 120Pa。
所述的加熱氧化鋁載體溫度最優(yōu)選600°C 。
本發(fā)明優(yōu)選在真空條件和惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行沉積， 一般先用惰 性氣體置換激光沉積池中的空氣然后再抽真空，所述的惰性氣體可使 用高純氮?dú)?、氬氣等?br> 具體推薦所述的制備方法按照如下步驟進(jìn)行將氧化鋁載體置于
激光沉積池底部，先沖入惰性氣體排出空氣然后抽真空到80Pa，并 將氧化鋁載體加熱到60(TC，開動(dòng)磁力攪拌，使氧化鋁處于流動(dòng)狀態(tài)； 將厚為lmm、直徑為10mm的金屬Pt圓片置于沉積池的中央，在氦 氣保護(hù)下，脈沖激光聚焦在Pt片表面，激光電壓為230 250V，并 移動(dòng)聚焦點(diǎn)，激發(fā)Pt原子成原子束，向四周濺射，均勻沉積到流動(dòng) 的氧化鋁表面，獲得氧化鋁負(fù)載金屬Pt催化劑。
本發(fā)明所述的制備氧化鋁負(fù)載Pt催化劑的方法，其有益效果體 現(xiàn)在采用脈沖激光沉積法，制備過程中無化學(xué)反應(yīng)(物理過程)， 只需一歩就可以完成，無需象浸漬法和離子交換法制備催化劑一樣， 先將金屬原子轉(zhuǎn)換成金屬離子，再將金屬離子轉(zhuǎn)換成金屬原子這一繁 雜過程，且無任何污染物產(chǎn)生，具有綠色化的特點(diǎn)。所制得的氧化鋁 負(fù)載鉑(Pt)催化劑，金屬原子完全均勻、牢固地分布在氧化鋁表面， 因而具有更高的催化活性、選擇性和穩(wěn)定性。該催化劑可應(yīng)用于催化 裂解、催化重整、催化加氫、F-T合成、氨合成、氫甲?；阮I(lǐng)域， 具有較大的實(shí)施價(jià)值和重要的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。(四)


圖1為激光沉積法制備氧化鋁負(fù)載Pt的工藝圖。其中各標(biāo)號(hào)為 A:石英沉積池；B:惰性氣體保護(hù)口； C:抽真空口； D:電子攪拌 器；E:真空計(jì)；F:金屬靶；G:等離子體；H:載體；I:托盤；J: 電加熱絲；K:磁力攪拌器
圖2為實(shí)施例1激光沉淀法制得的氧化鋁負(fù)載金屬Pt的TEM圖。
圖3為實(shí)施例2激光沉淀法制得的氧化鋁負(fù)載金屬Pt的TEM圖。
圖4為實(shí)施例3激光沉淀法制得的氧化鋁負(fù)載金屬Pt的TEM圖。
圖5為對(duì)比實(shí)施例1離子交換法制得的氧化鋁負(fù)載金屬Pt的 TEM圖。
具體實(shí)施方式
下面以具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保
護(hù)范圍不限于此。 實(shí)施例1
激光沉積法制備氧化鋁負(fù)載金屬。將氧化鋁直接置于激光沉積池 底部，并將載體加熱到25。C。先用Ar置換沉積池中的空氣，再抽真 空到80Pa,開動(dòng)磁力攪拌，使氧化鋁處于流動(dòng)狀態(tài)。金屬Pt加工成厚為lmm，直徑為10mm的圓片，置于沉積池的中央。在真空80Pa 的條件下，脈沖激光聚焦在Pt片表面，激光電壓為250V，并移動(dòng)聚 焦點(diǎn)，激發(fā)Pt原子成原子束，向四周濺射，均勻沉積到流動(dòng)的氧化 鋁表面，控制沉積時(shí)間為30min,獲得氧化鋁負(fù)載金屬Pt催化劑，其 透射電鏡(TEM)示于圖2， Pt納米顆粒平均直徑為12nm。用等離 子發(fā)射光譜(ICP)分析，Pt的負(fù)載量為0.62%。 實(shí)施例2
激光沉積法制備氧化鋁負(fù)載金屬。將氧化鋁直接置于激光沉積池 底部，并將載體加熱到30(TC。先用Ar置換沉積池中的空氣，再抽 真空到80Pa,開動(dòng)磁力攪拌，使氧化鋁處于流動(dòng)狀態(tài)。金屬Pt加工 成厚為lmm，直徑為10mm的圓片，置于沉積池的中央。在真空120Pa 的條件下，脈沖激光聚焦在Pt片表面，激光電壓為250V，并移動(dòng)聚 焦點(diǎn)，激發(fā)Pt原子成原子束，向四周濺射，均勻沉積到流動(dòng)的氧化 鋁表面，沉積時(shí)間為30min,獲得氧化鋁負(fù)載金屬Pt，其透射電鏡
(TEM)示于圖3，顯示Pt納米顆粒平均直徑為12nm， ICP分析， Pt的負(fù)載量為0.58%。 .實(shí)施例3
激光沉積法制備氧化鋁負(fù)載金屬。將氧化鋁直接置于激光沉積池 底部，并將載體加熱到600°C。先用Ar置換沉積池中的空氣，再抽 真空到80Pa,開動(dòng)磁力攪拌，使氧化鋁處于流動(dòng)狀態(tài)。金屬Pt加工 成厚為lmm，直徑為10mm的圓片，置于沉積池的中央。在真空80Pa 的條件下，脈沖激光聚焦在Pt片表面，激光電壓為250V，并移焦點(diǎn)，激發(fā)Pt原子成原子束，向四周濺射，均勻沉積到流動(dòng)的氧化
鋁表面，沉積時(shí)間為30min，獲得氧化鋁負(fù)載金屬Pt，其透射電鏡
(TEM)示于圖3，顯示Pt納米顆粒平均直徑為15nm， ICP分析，Pt的負(fù)載量為0.60%。
將lg氧化鋁放燒杯中，加入1.6ml 0.0037g.Pt/ml的H2PtClo水溶液，攪拌48小時(shí)，溫度為45°C，過濾氧化鋁，烘干至恒重。在160°C，氫氣流量為300ml/min的條件進(jìn)行還原2小時(shí)，得到氧化鋁負(fù)載金屬Pt催化劑，其TEM圖示于圖5, Pt納米顆粒平均直徑為25nm, ICP分析結(jié)果，Pt的負(fù)載量為0.57%。
比較圖2，圖3，圖4，與圖5比較，顯示激光沉積法制備的氧化鋁負(fù)載金屬催化劑的表面金屬顆粒具有分布均勻，分布較窄，且結(jié)合牢固等優(yōu)點(diǎn)。而離子交換法制備的氧化鋁負(fù)載金屬催化劑的表面金屬顆粒分布稀疏、粒徑較大且分布范圍寬。
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權(quán)利要求
1、一種氧化鋁負(fù)載Pt催化劑的制備方法，其特征在于所述的方法是將金屬Pt懸掛固定于激光沉積池的中部，將氧化鋁載體放置在激光沉積池內(nèi)并置于比金屬Pt更接近底部的位置，加熱氧化鋁載體至25～600℃，磁力攪拌使氧化鋁載體處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，在真空條件和惰性氣體的保護(hù)下，激光器將脈沖激光聚焦于金屬Pt表面，激發(fā)Pt原子成原子束，定向均勻沉積在氧化鋁載體表面，獲得氧化鋁負(fù)載Pt催化劑。
2、 如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的脈沖激光電壓 為230 350V。
3、 如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的真空條件為控制真空度為50Pa 3000Pa。
4、 如權(quán)利要求1 3之一所述的制備方法，其特征在于所述的金屬 Pt為厚為lmm，直徑為10mm的圓片。
5、 如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的氧化鋁載體溫 度加至60(TC。
6、 如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述的脈沖激光電壓 為230 250V。
7、 如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于所述的真空條件為 控制真空度為80 120Pa。
8、 如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的惰性氣體為高 純氮?dú)饣驓鍤狻?br> 9、 如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的氧化鋁載體放 置于激光沉積池的底部。
10、 如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的制備按照如下 步驟進(jìn)行將氧化鋁載體置于激光沉積池底部，先沖入惰性氣體排出空氣然后抽真空到80Pa，并將氧化鋁載體加熱到60(TC，開動(dòng)磁力攪 拌，使氧化鋁處于流動(dòng)狀態(tài)；將厚為lmm、直徑為10mm的金屬Pt 圓片懸掛固定在沉積池的中央，在惰性氣體保護(hù)下，脈沖激光聚焦在 Pt片表面，激光電壓為230 250V，并移動(dòng)聚焦點(diǎn)，激發(fā)Pt原子成 原子束，向四周濺射，均勻沉積到流動(dòng)的氧化鋁表面，獲得氧化鋁負(fù) 載金屬Pt催化劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種激光沉積法制備氧化鋁負(fù)載Pt催化劑的方法，將金屬Pt懸掛固定于激光沉積池的中部，將氧化鋁載體放在激光沉積池內(nèi)并置于比金屬Pt更接近底部的位置，并加熱氧化鋁載體至25～600℃，攪拌使載體處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，在真空條件和惰性氣體的保護(hù)下，將脈沖激光聚焦于金屬Pt表面，激發(fā)Pt原子成原子束，定向均勻沉積在氧化鋁載體表面，獲得氧化鋁負(fù)載Pt催化劑。本發(fā)明采用脈沖激光沉積法，制備過程中無化學(xué)反應(yīng)(物理過程)，只需一步就可以完成，不產(chǎn)生任何污染物，具有綠色化特點(diǎn)。所制得的催化劑，金屬原子完全均勻、牢固地分布在氧化鋁表面，具有更高的催化活性、選擇性和穩(wěn)定性，具有較大的實(shí)施價(jià)值和重要的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)B01J23/42GK101559364SQ200810060328
公開日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2008年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月16日
發(fā)明者嚴(yán)新煥, 江玲超, 許興中 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)