本發(fā)明涉及納米復(fù)合材料制備，具體涉及一種鉑基催化劑及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、目前，最常用的甲酸氧化還原的催化劑主要是鉑基催化劑和鈀基催化劑。而鉑金屬易團(tuán)聚，為了防止催化劑中鉑金屬粒子發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的團(tuán)聚，提高其分散性，通常需要將金屬納米粒子負(fù)載在載體上，載體的性質(zhì)影響著金屬納米粒子的顆粒尺寸、分散度進(jìn)而影響整個(gè)催化劑的催化活性以及穩(wěn)定性，所以好的載體對(duì)鉑基催化劑的催化性能具有重大意義。

2、碳材料由于其具有良好的導(dǎo)電性、大的比表面積、豐富的官能團(tuán)及孔結(jié)構(gòu)常選作為催化劑載體。常用的碳載體包括碳黑、石墨烯、介孔碳以及碳納米管等，然而這些載體都存在其自身局限性。碳黑作為最常用的碳載體，一般通過(guò)熱解碳?xì)浠衔锏玫剑浔砻婧袡C(jī)硫等不易去除的雜質(zhì)，強(qiáng)酸環(huán)境中不穩(wěn)定，且易腐蝕加速催化劑的活性成分與載體分離；二維結(jié)構(gòu)的石墨烯材料，其石墨烯各片層之間由于存在強(qiáng)的范德華力的相互作用發(fā)生堆疊趨向于不可逆轉(zhuǎn)的堆積；介孔碳作為一種多孔的碳材料比傳統(tǒng)的碳黑材料具有更大的表面積和更少的微孔，制備方法主要包括碳化法、模板法、活化法、cvd法以及溶液組裝法，其制備工藝相對(duì)復(fù)雜、生產(chǎn)成本高，限制了其大范圍應(yīng)用；碳納米管是由碳原子形成的石墨烯片制成的無(wú)縫空心管，金屬納米粒子不易吸附在純的惰性的碳納米管上。

3、現(xiàn)階段報(bào)道的碳載體材料仍然存在各種缺陷，且其制備方法大多需要高溫煅燒和復(fù)雜的工藝流程。因此亟需提供一種方案解決上述問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種鉑基催化劑及其制備方法與應(yīng)用，所述催化劑以多酚與均三嗪基類(lèi)化合物為原料，通過(guò)超分子自組裝法合成納米棒狀載體，隨后利用還原性酸或還原性醇，在載體表面原位沉積鉑納米顆粒，最終制得的催化劑在常溫常壓下具有極高的催化還原性酸或還原性醇產(chǎn)氫的活性和穩(wěn)定性，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、綠色環(huán)保，原材料價(jià)格低廉，反應(yīng)條件溫和、能耗低，無(wú)需使用表面活性劑，有較好的應(yīng)用前景和經(jīng)濟(jì)效益。

2、第一方面，本發(fā)明提供一種鉑基催化劑，所述催化劑包括載體及負(fù)載在所述載體表面的活性成分；所述載體為多酚-均三嗪基載體；所述活性成分包括鉑前驅(qū)體。

3、本發(fā)明提供的催化劑具有優(yōu)異的催化還原性酸和還原性醇產(chǎn)氫的性能，同時(shí)具備良好的穩(wěn)定性、抗腐蝕性、導(dǎo)電性能和較強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度。

4、可選地，所述多酚選自單寧酸和沒(méi)食子酸中任意一種。

5、可選地，所述均三嗪基選自均三嗪基類(lèi)化合物，包括三聚氰胺和三聚氰酸中任意一種。

6、可選地，所述鉑前驅(qū)體選自氯鉑酸和氯鉑酸鹽中任意一種。

7、可選地，所述多酚與所述均三嗪基類(lèi)化合物的摩爾比為1:(1-100)。

8、可選地，所述鉑前驅(qū)體中的鉑與所述載體的質(zhì)量比為(0.005-0.20):1。

9、第二方面，本發(fā)明提供一種上述催化劑的制備方法，包括以下步驟：

10、s1、堿性溶劑中，多酚與均三嗪基類(lèi)化合物混合攪拌得多酚-均三嗪基載體；

11、s2、溶劑環(huán)境中，向步驟s1制得的載體中加入鉑前驅(qū)體，超聲得鉑基催化劑。

12、本發(fā)明提供的制備方法制得的載體，通過(guò)氨基、羥基、羰基等官能團(tuán)與鉑進(jìn)行配位，改善載體與鉑納米顆粒間的相互作用力，可使得鉑納米顆粒均勻地分散在載體表面，有效地抑制了鉑納米顆粒的團(tuán)聚、控制了鉑納米顆粒的尺寸，從而增加催化劑催化反應(yīng)的活性位點(diǎn)。

13、可選地，步驟s1包括：預(yù)先將多酚在堿性溶劑中攪拌0.1h-5h后，加入均三嗪基類(lèi)化合物攪拌0.5h-72h，得多酚-均三嗪基載體。

14、可選地，步驟s1中所述堿性溶劑中包括ph＝8.5、0.1mol/l-5mol/l的tris-hcl溶液。

15、可選地，步驟s2中所述溶劑環(huán)境中包括1mol/l-10mol/l的還原性酸或還原性醇。

16、可選地，所述還原性酸包括甲酸和草酸中任意一種。

17、可選地，所述還原性醇包括甲醇和乙醇中任意一種。

18、可選地，步驟s2中所述超聲的時(shí)間為0.1h-2h。

19、可選地，步驟s1和步驟s2制得的產(chǎn)物需經(jīng)過(guò)抽濾、洗滌和干燥的處理。

20、可選地，所述干燥包括烘箱50℃-150℃干燥4h-12h。

21、第三方面，本發(fā)明提供上述任一可選制備方法中所制備的在催化還原性酸或還原性醇分解產(chǎn)氫中的應(yīng)用。

22、本發(fā)明提供的催化劑在常溫常壓下熱催化甲酸產(chǎn)氫性能好、導(dǎo)電性優(yōu)異、抗碳腐蝕性能強(qiáng)。

技術(shù)特征：

1.一種鉑基催化劑，其特征在于，所述催化劑包括載體及負(fù)載在所述載體表面的活性成分；所述載體為多酚-均三嗪基載體；所述活性成分包括鉑前驅(qū)體。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑，其特征在于，所述多酚選自單寧酸和沒(méi)食子酸中任意一種；所述均三嗪基選自均三嗪基類(lèi)化合物，包括三聚氰胺和三聚氰酸中任意一種；所述鉑前驅(qū)體選自氯鉑酸和氯鉑酸鹽中任意一種；所述多酚與所述均三嗪基類(lèi)化合物的摩爾比為1:(1-100)；所述鉑前驅(qū)體中的鉑與所述載體的質(zhì)量比為(0.005-0.20):1。

3.一種如權(quán)利要求1至2任一項(xiàng)所述催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟s1包括：預(yù)先將多酚在堿性溶劑中攪拌0.1h-5h后，加入均三嗪基類(lèi)化合物攪拌0.5h-72h，得多酚-均三嗪基載體。

5.根據(jù)權(quán)利要求3至4任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，步驟s1中：所述堿性溶劑中包括ph＝8.5、0.1mol/l-5mol/l的tris-hcl溶液。

6.據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟s2中：所述溶劑環(huán)境中包括1mol/l-10mol/l的還原性酸或還原性醇；所述超聲的時(shí)間為0.1h-2h。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述還原性酸包括甲酸和草酸中任意一種；所述還原性醇包括甲醇和乙醇中任意一種。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟s1和步驟s2制得的產(chǎn)物需經(jīng)過(guò)抽濾、洗滌和干燥的處理；所述干燥包括烘箱50℃-150℃干燥4h-12h。

9.一種如權(quán)利要求1至2任一項(xiàng)所述的催化劑，或如權(quán)利要求3至8任一項(xiàng)所述制備方法所制備的催化劑，在催化還原性酸或還原性醇分解產(chǎn)氫中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種鉑基催化劑及其制備方法與應(yīng)用，涉及納米復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明使用多酚與均三嗪基類(lèi)化合物為原料，通過(guò)超分子自組裝法合成納米棒狀載體，隨后利用還原性酸或還原性醇，在載體表面原位沉積鉑納米顆粒，制得所述鉑基催化劑。本發(fā)明提供的制備方法綠色環(huán)保，原材料簡(jiǎn)便易得、價(jià)格低廉，同時(shí)反應(yīng)條件溫和、耗能低，且無(wú)需使用表面活性劑，制得的催化劑在常溫常壓下具有極高的催化還原性酸或還原性醇分解產(chǎn)氫的活性和穩(wěn)定性，有較好的應(yīng)用前景和經(jīng)濟(jì)效益。

技術(shù)研發(fā)人員：何芳,謝燕清,鐘紅,王振興
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南昌大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10