专利名称：激光沉积法制备氧化铝负载Pt催化剂的方法
技术领域：
本发明涉及一种制备氧化铝负载铂(Pt)催化剂的方法。
(二)
背景技术：
氧化铝是常用的催化剂载体，具有强度高，比表面大，表面酸碱
性可调等特点。以氧化铝为载体，负载各种金属，如Pt， Pd, Ni, Co
等，广泛应用于各种化学反应的催化剂。
通常氧化铝负载pt催化剂采用浸渍法与离子交换法，将pt离子先 负载到氧化铝载体上，再用化学还原法还原pt离子为p金属，形成氧 化铝负载pt催化剂,上述方法的共同的缺点是,(1)制备过程复杂,一般
都有浸渍、干燥、活化、还原等一系列步骤；(2)影响因素多，在浸渍 阶段，有温度、浓度、搅拌速度、浸渍时间、浸渍离子的次序、载体 的处理方式、载体的湿润度、溶液的酸度等等，在干燥、活化、还原 这些阶段还有很多影响因素，这些因素均会影响加氢催化剂的催化 性能;(3)催化剂制备过程的非绿色化，在载体的处理和浸渍阶段，会 产生大量的废水、废液.
脉冲激光激发金属原子形成的等离子体直接沉积在载体表面，就 可以得到一种简单的负载型催化剂制备工艺。由于脉冲激光沉积技术 独特的物理过程，与其他化学方法相比，其在制备负载型催化剂时具有很优异的特点。目前尚未有用脉冲激光沉淀法制备氧化铝负载Pt 催化剂的报道。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服化学还原法制备负载Pt催化 剂的缺点，提供一种操作简便、无环境污染的脉冲激光沉积法制备 氧化铝负载Pt催化剂的方法。
本发明采用的技术方案如下 一种氧化铝负载Pt催化剂的制备 方法，是将金属Pt悬挂固定于激光沉积池的中部，将氧化铝载体放 在激光沉积池内并置于比金属Pt更接近底部的位置，并加热氧化铝
载体至25 60(TC，磁力搅拌使氧化铝载体处于运动状态，在真空条
件和惰性气体的保护下，激光器将脉冲激光聚焦于金属Pt表面，激 发Pt原子成原子束，定向均匀沉积在氧化铝载体表面，获得氧化铝 负载pt催化剂。激光沉积池的结构如图l所示。 推荐氧化铝载体放在激光沉积池底部。
本发明中，所述的金属Pt加工成厚为lmm，直径为10mm的圆片。
制备过程中一般通过沉积时间、激光电压及激光频率等参数来控 制负载量。在沉积制备催化剂结束后，通过ICP (等离子发射光谱) 的方法来测定具体的负载量。
本发明中所述的脉冲激光电压推荐为230 350V，优选230 250V。所述的真空条件推荐为控制真空度为50Pa 3000Pa，最佳真 空度为80Pa 120Pa。
所述的加热氧化铝载体温度最优选600°C 。
本发明优选在真空条件和惰性气体保护下进行沉积， 一般先用惰 性气体置换激光沉积池中的空气然后再抽真空，所述的惰性气体可使 用高纯氮气、氩气等。
具体推荐所述的制备方法按照如下步骤进行将氧化铝载体置于
激光沉积池底部，先冲入惰性气体排出空气然后抽真空到80Pa，并 将氧化铝载体加热到60(TC，开动磁力搅拌，使氧化铝处于流动状态； 将厚为lmm、直径为10mm的金属Pt圆片置于沉积池的中央，在氦 气保护下，脉冲激光聚焦在Pt片表面，激光电压为230 250V，并 移动聚焦点，激发Pt原子成原子束，向四周溅射，均匀沉积到流动 的氧化铝表面，获得氧化铝负载金属Pt催化剂。
本发明所述的制备氧化铝负载Pt催化剂的方法，其有益效果体 现在采用脉冲激光沉积法，制备过程中无化学反应(物理过程)， 只需一歩就可以完成，无需象浸渍法和离子交换法制备催化剂一样， 先将金属原子转换成金属离子，再将金属离子转换成金属原子这一繁 杂过程，且无任何污染物产生，具有绿色化的特点。所制得的氧化铝 负载铂(Pt)催化剂，金属原子完全均匀、牢固地分布在氧化铝表面， 因而具有更高的催化活性、选择性和稳定性。该催化剂可应用于催化 裂解、催化重整、催化加氢、F-T合成、氨合成、氢甲酰化等领域， 具有较大的实施价值和重要的社会经济效益。(四)
图1为激光沉积法制备氧化铝负载Pt的工艺图。其中各标号为 A:石英沉积池；B:惰性气体保护口； C:抽真空口； D:电子搅拌 器；E:真空计；F:金属靶；G:等离子体；H:载体；I:托盘；J: 电加热丝；K:磁力搅拌器
图2为实施例1激光沉淀法制得的氧化铝负载金属Pt的TEM图。
图3为实施例2激光沉淀法制得的氧化铝负载金属Pt的TEM图。
图4为实施例3激光沉淀法制得的氧化铝负载金属Pt的TEM图。
图5为对比实施例1离子交换法制得的氧化铝负载金属Pt的 TEM图。
具体实施方式
下面以具体实施例进一步说明本发明的技术方案，但本发明的保
护范围不限于此。 实施例1
激光沉积法制备氧化铝负载金属。将氧化铝直接置于激光沉积池 底部，并将载体加热到25。C。先用Ar置换沉积池中的空气，再抽真 空到80Pa,开动磁力搅拌，使氧化铝处于流动状态。金属Pt加工成厚为lmm，直径为10mm的圆片，置于沉积池的中央。在真空80Pa 的条件下，脉冲激光聚焦在Pt片表面，激光电压为250V，并移动聚 焦点，激发Pt原子成原子束，向四周溅射，均匀沉积到流动的氧化 铝表面，控制沉积时间为30min,获得氧化铝负载金属Pt催化剂，其 透射电镜(TEM)示于图2， Pt纳米颗粒平均直径为12nm。用等离 子发射光谱(ICP)分析，Pt的负载量为0.62%。 实施例2
激光沉积法制备氧化铝负载金属。将氧化铝直接置于激光沉积池 底部，并将载体加热到30(TC。先用Ar置换沉积池中的空气，再抽 真空到80Pa,开动磁力搅拌，使氧化铝处于流动状态。金属Pt加工 成厚为lmm，直径为10mm的圆片，置于沉积池的中央。在真空120Pa 的条件下，脉冲激光聚焦在Pt片表面，激光电压为250V，并移动聚 焦点，激发Pt原子成原子束，向四周溅射，均匀沉积到流动的氧化 铝表面，沉积时间为30min,获得氧化铝负载金属Pt，其透射电镜
(TEM)示于图3，显示Pt纳米颗粒平均直径为12nm， ICP分析， Pt的负载量为0.58%。 .实施例3
激光沉积法制备氧化铝负载金属。将氧化铝直接置于激光沉积池 底部，并将载体加热到600°C。先用Ar置换沉积池中的空气，再抽 真空到80Pa,开动磁力搅拌，使氧化铝处于流动状态。金属Pt加工 成厚为lmm，直径为10mm的圆片，置于沉积池的中央。在真空80Pa 的条件下，脉冲激光聚焦在Pt片表面，激光电压为250V，并移焦点，激发Pt原子成原子束，向四周溅射，均匀沉积到流动的氧化
铝表面，沉积时间为30min，获得氧化铝负载金属Pt，其透射电镜
(TEM)示于图3，显示Pt纳米颗粒平均直径为15nm， ICP分析，Pt的负载量为0.60%。
将lg氧化铝放烧杯中，加入1.6ml 0.0037g.Pt/ml的H2PtClo水溶液，搅拌48小时，温度为45°C，过滤氧化铝，烘干至恒重。在160°C，氢气流量为300ml/min的条件进行还原2小时，得到氧化铝负载金属Pt催化剂，其TEM图示于图5, Pt纳米颗粒平均直径为25nm, ICP分析结果，Pt的负载量为0.57%。
比较图2，图3，图4，与图5比较，显示激光沉积法制备的氧化铝负载金属催化剂的表面金属颗粒具有分布均匀，分布较窄，且结合牢固等优点。而离子交换法制备的氧化铝负载金属催化剂的表面金属颗粒分布稀疏、粒径较大且分布范围宽。
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权利要求
1、一种氧化铝负载Pt催化剂的制备方法，其特征在于所述的方法是将金属Pt悬挂固定于激光沉积池的中部，将氧化铝载体放置在激光沉积池内并置于比金属Pt更接近底部的位置，加热氧化铝载体至25～600℃，磁力搅拌使氧化铝载体处于运动状态，在真空条件和惰性气体的保护下，激光器将脉冲激光聚焦于金属Pt表面，激发Pt原子成原子束，定向均匀沉积在氧化铝载体表面，获得氧化铝负载Pt催化剂。
2、 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的脉冲激光电压 为230 350V。
3、 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的真空条件为控制真空度为50Pa 3000Pa。
4、 如权利要求1 3之一所述的制备方法，其特征在于所述的金属 Pt为厚为lmm，直径为10mm的圆片。
5、 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的氧化铝载体温 度加至60(TC。
6、 如权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述的脉冲激光电压 为230 250V。
7、 如权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述的真空条件为 控制真空度为80 120Pa。
8、 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的惰性气体为高 纯氮气或氩气。
9、 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的氧化铝载体放 置于激光沉积池的底部。
10、 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的制备按照如下 步骤进行将氧化铝载体置于激光沉积池底部，先冲入惰性气体排出空气然后抽真空到80Pa，并将氧化铝载体加热到60(TC，开动磁力搅 拌，使氧化铝处于流动状态；将厚为lmm、直径为10mm的金属Pt 圆片悬挂固定在沉积池的中央，在惰性气体保护下，脉冲激光聚焦在 Pt片表面，激光电压为230 250V，并移动聚焦点，激发Pt原子成 原子束，向四周溅射，均匀沉积到流动的氧化铝表面，获得氧化铝负 载金属Pt催化剂。
全文摘要
本发明公开了一种激光沉积法制备氧化铝负载Pt催化剂的方法，将金属Pt悬挂固定于激光沉积池的中部，将氧化铝载体放在激光沉积池内并置于比金属Pt更接近底部的位置，并加热氧化铝载体至25～600℃，搅拌使载体处于运动状态，在真空条件和惰性气体的保护下，将脉冲激光聚焦于金属Pt表面，激发Pt原子成原子束，定向均匀沉积在氧化铝载体表面，获得氧化铝负载Pt催化剂。本发明采用脉冲激光沉积法，制备过程中无化学反应(物理过程)，只需一步就可以完成，不产生任何污染物，具有绿色化特点。所制得的催化剂，金属原子完全均匀、牢固地分布在氧化铝表面，具有更高的催化活性、选择性和稳定性，具有较大的实施价值和重要的社会经济效益。
文档编号B01J23/42GK101559364SQ200810060328
公开日2009年10月21日 申请日期2008年4月16日 优先权日2008年4月16日
发明者严新焕, 江玲超, 许兴中 申请人:浙江工业大学