Pt納米核殼結(jié)構(gòu)催化劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于催化技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種Pt納米核殼催化劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]納米粒子隨著粒徑的減小，比表面積急劇增大，表面能也隨之上升，使納米粒子容易團聚，從而失去其內(nèi)在特性.同時，在許多應(yīng)用領(lǐng)域，都要求納米粒子具有復合功能，因此復合納米材料的合成成為當前納米科技發(fā)展的研究熱點，其中納米核殼結(jié)構(gòu)材料是重要的研究領(lǐng)域之一.核殼結(jié)構(gòu)納米材料獨特的結(jié)構(gòu)使人們能夠在納米尺度上對材料結(jié)構(gòu)和組成進行設(shè)計和剪裁，從而使核殼結(jié)構(gòu)納米材料具有令人矚目的特性，因此在半導體生物技術(shù)]和藥物輸]等領(lǐng)域具有非凡的潛在應(yīng)用價值.近年來，利用納米組裝技術(shù)將納米粒子組裝成核殼結(jié)構(gòu)催化材料成為催化領(lǐng)域中的研究熱點，發(fā)展了諸如金屬@金屬、金屬@氧化物、金屬O碳材料、金屬O聚合物及金屬O分子篩等不同類型與組成的核殼結(jié)構(gòu)催化劑，以及它們在諸多催化反應(yīng)中的應(yīng)用。
[0003]隨著煤炭、石油和天然氣等燃料的消耗量與日俱增及能源資源的儲量日益枯竭，隨著新能源技術(shù)的發(fā)展，金屬催化劑在化學反應(yīng)催化以及環(huán)境凈化等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，發(fā)揮著不可替代的作用。。核殼型金屬催化劑比表面積大，表面能高、催化活性位多，吸附能力強、易于回收，這些獨特優(yōu)勢使其不僅可以高效的控制反應(yīng)速率，提高反應(yīng)效率，甚至可以使原來不能進行的反應(yīng)進行。但目前的存在的核殼型金屬催化劑存在負載質(zhì)量差、晶格失配、金屬粒子容易脫落等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述問題，本發(fā)明提供一種活性高、催化成本低的Pt納米核殼結(jié)構(gòu)催化劑及其制備方法，本發(fā)明的具體技術(shù)方案是，催化劑的核層為Si02，其殼層為Pt納米顆粒，該核殼結(jié)構(gòu)催化劑的粒徑為80-100nm，其中核層的粒徑為70_90nm，殼層的粒徑為7_10nm。
[0005]具體的制備方法包括如下步驟:
[0006]I)在乙醇溶液中加入K2PtC14溶液和MUA，在室溫下攪拌10_15min ；
[0007]2)將步驟I)的溶液滴加到NaBH4溶液中并超聲30_45min ；
[0008]3)滴加電解質(zhì)溶液并攪拌10_20min ；
[0009]4)靜置或離心30_45min分離沉淀物；
[0010]5)再加入電解質(zhì)溶液并攪拌30_50min ；
[0011]6)滴加CTAB和乙醇溶液，攪拌6-10h ；
[0012]7)在80_100°C的條件下焙燒2-4小時，得到催化劑成品。
[0013]優(yōu)選地，本發(fā)明中所述的K2PtC14溶液的濃度為0.01-0.03mol/L。
[0014]優(yōu)選地，本發(fā)明中所述NaBH4溶液的濃度為0.06-0.12mol/L。
[0015]優(yōu)選地，本發(fā)明中所述電解質(zhì)溶液的濃度為0.4-0.8mol/L。
[0016]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明所制備的Pt納米核殼結(jié)構(gòu)催化劑粒徑分布均勻，化學穩(wěn)定性高；通過核殼結(jié)構(gòu)提高了催化劑的活性。本發(fā)明的制備方法操作簡單、原料易得，易于大規(guī)模的生產(chǎn)。同時本方法無需高速離心分離，可有效地節(jié)約制備成本。
【具體實施方式】
[0017]實施例1
[0018]將濃度為0.01mol/L的K2PtC14溶液2ml和Img MUA加到60ml的乙醇溶液中，在室溫下攪拌15min，滴加9ml濃度為0.06mol/L的NaBH4溶液，超聲30min，滴加濃度為0.5mol/L的電解質(zhì)溶液4ml攪拌30min,靜置40min分離固體沉淀物,再滴加4ml的電解質(zhì)溶液，攪拌30min,再緩慢滴加21ml的CTAB溶液(含Iml CTAB和20ml乙醇)，攪拌8h，最終將膠體溶液置于烘箱中焙燒，在80°C下焙燒10h，最終得到粒徑為90nm的催化劑。
[0019]實施例2
[0020]將濃度為0.02mol/L的K2PtC14溶液3ml和1.5mg MUA加到80ml的乙醇溶液中，在室溫下攪拌lOmin，滴加12ml濃度為0.08mol/L的NaBH4溶液，超聲40min，滴加濃度為0.6mol/L的電解質(zhì)溶液6ml攪拌40min，離心40min分離固體沉淀物，再滴加6ml的電解質(zhì)溶液，攪拌40min，再緩慢滴加21ml的CTAB溶液(含Iml CTAB和20ml乙醇)，攪拌9h，最終將膠體溶液置于烘箱中焙燒，在100°C下焙燒10h，最終得到粒徑為98nm的催化劑。
[0021]實施例3
[0022]將濃度為0.03mol/L的K2PtC14溶液4ml和2mg MUA加到90ml的乙醇溶液中，在室溫下攪拌12min，滴加1ml濃度為0.lmol/L的NaBH4溶液，超聲45min，滴加濃度為0.8mol/L的電解質(zhì)溶液5ml攪拌45min,靜置40min分離固體沉淀物,再滴加4ml的電解質(zhì)溶液，攪拌35min,再緩慢滴加32ml的CTAB溶液(含2ml CTAB和30ml乙醇)，攪拌1h,最終將膠體溶液置于烘箱中焙燒，在100°C下焙燒10h，最終得到粒徑為10nm的催化劑。
[0023]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，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)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種Pt納米核殼結(jié)構(gòu)催化劑，其特征在于:所述核殼結(jié)構(gòu)催化劑的核層為Si02，其殼層為Pt納米顆粒，該核殼結(jié)構(gòu)催化劑的粒徑為80-100nm，其中核層的粒徑為70_90nm，殼層的粒徑為7-10nm。
2.一種制備權(quán)利要求1所述的Pt納米核殼結(jié)構(gòu)催化劑的方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)在乙醇溶液中加入K2PtC14溶液和MUA，在室溫下攪拌10_15min； 2)將步驟I)的溶液滴加到NaBH4溶液中并超聲30_45min； 3)滴加電解質(zhì)溶液并攪拌10-20min； 4)離心30-45min分離沉淀物； 5)再加入電解質(zhì)溶液并攪拌30-50min； 6)滴加CTAB和乙醇溶液，攪拌6-10h； 7)在80-100°C的條件下焙燒2-4小時，得到催化劑成品。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種制備Pt納米核殼結(jié)構(gòu)催化劑的方法，其特征在于，所述H2PtC16 溶液的濃度為 0.01-0.03mol/Lo
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種制備Pt納米核殼結(jié)構(gòu)催化劑的方法，其特征在于，所述NaBH4 溶液的濃度為 0.06-0.12mol/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種制備Pt納米核殼結(jié)構(gòu)催化劑的方法，其特征在于，所述NaOH溶液的濃度為0.4-0.8mol/L。
【專利摘要】本發(fā)明屬于金屬催化技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種Pt納米核殼結(jié)構(gòu)催化劑及其制備方法，該催化劑由核層粒徑為70-90nm的SiO2和粒徑為7-10的Pt納米顆粒組成，這種核殼結(jié)構(gòu)催化劑的粒徑為80-100nm。本發(fā)明的核殼結(jié)構(gòu)納米Pt催化劑，具有優(yōu)異的催化活性，既節(jié)約了催化劑中金屬的用量，又利用了核殼結(jié)構(gòu)提高了其催化活性，本發(fā)明制備得到的催化劑粒徑分布均勻，化學穩(wěn)定性高。制備方法操作簡單，原料易得，同時本方法無需高速離心分離，可有效地節(jié)約制備成本。
【IPC分類】B01J23-42, B01J35-02
【公開號】CN104667907
【申請?zhí)枴緾N201310672283
【發(fā)明人】林南
【申請人】林南
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2013年12月2日