专利名称：一种抗高温烧结的硅基纳米金催化剂的制备方法
技术领域：
本发明涉及金催化剂的制备方法，尤其是涉及负载于二氧化硅材料表面的金催化 剂的制备方法，属于金催化剂制备技术领域。
背景技术：
金催化剂不仅对一氧化碳低温氧化具有很高的催化性能，而且在汽车尾气净化、 燃料电池原料气纯化、室内空气净化、二氧化碳激光器气体纯化等很多方面具有广阔的应 用前景。二氧化硅具有比表面积高，热稳定性好，机械强度高和易于实现工业化等优点，因 此负载于二氧化硅表面的金催化剂的制备及其相关研究具有重要的现实意义。负载于Ti02、Fe2O3^ CeO2, Co3O4等活性载体上的金催化剂对一氧化碳低温氧化 具有较好的催化性能，而二氧化硅被认为是“惰性载体”，其负载的金催化剂一般没有一 氧化碳低温催化氧化活性。目前制备具有低温一氧化碳催化氧化活性的硅基纳米金催化 剂的方法需要昂贵的有机金络合物、或者复杂的表面改性手段，如以有机金络合物为金 源，通过化学气相沉积法制备的Au/Si02催化剂，呈现出一定的低温CO催化氧化性能；以 Au (en) 2C13 (en,乙二胺)作为金的前驱物种，以沉积沉淀法可制得具低温CO催化氧化性能 的Au/Si02催化剂；通过离子交换法将Au颗粒分布于SBA-15孔道内可制备出具有一定低 温CO催化氧化性能纳米金催化剂，但其活性并不理想，且在100°C以上Au颗粒开始烧结，并 导致活性明显下降。上述金催化剂存在制备成本较高，高温易烧结等缺陷，不适用于实际应 用以及催化剂的规模化生产。
发明内容
本发明针对现有金催化剂制备技术存在的不足，提供一种简便易行、成本低的抗 高温烧结的硅基纳米金催化剂的制备方法。该方法的优势在于制备过程中避免了使用昂贵 的有机金络合物，而以较廉价的氯金酸代之，并且制备方法简便易行，大大降低了成本，能 够制备出具有低温一氧化碳催化氧化活性且抗高温烧结的硅基纳米金催化剂。本发明的抗高温烧结的硅基纳米金催化剂的制备方法，是以二氧化硅材料为载 体，以氯金酸为金源，以氨水为沉淀剂，以沉积沉淀法制备金催化剂，并进行预处理活化获 得金催化剂成品，具体包括以下步骤(1)将载体加入浓度为50mg/L 500mg/L的氯金酸溶液中，依据催化剂的金负载 量，将每Img载体加入0. Iml Iml的氯金酸溶液中，并搅拌0. 5小时，加入氨水调节其pH 值至9-10，制得混合液；(2)所得混合液在常温下继续搅拌0. 5 5小时进行陈化；(3)将陈化后的混合液进行过滤，并以去离子水反复洗涤至滤液无氯离子检出；(4)过滤所得滤饼在60°C 70°C下干燥12小时；(5)干燥后的滤饼进行预处理活化，在氢气还原气氛下于300°C 500°C焙烧1 2小时，然后在氧气氧化气氛下于300°C 500°C焙烧1 2小时，得到硅基纳米金催化剂。
上述硅基纳米金催化剂的制备方法中步骤(1)所述二氧化硅是硅胶、含硅介孔分子筛、硅藻土或气相白炭黑材料中的一种。步骤(5)所述氢气是氢气和惰性气体的混合气，其中氢气含量占总体积的１% 50%。步骤(5)所述氧气是纯氧气或是氧气和惰性气体的混合气或是干燥后的空气，氧 含量为当为氧气和惰性气体的混合气时，氧气含量占总体积的１% 99%。本发明以易于实现工业化的二氧化硅材料为载体，以相对廉价易得的氯金酸为金 源，以简便易行的沉积沉淀法进行制备，制备过程中避免了使用昂贵的有机金络合物，而以 较廉价的氯金酸代之，并且制备方法简便易行，大大降低了成本，所得硅基纳米金催化剂在 低温一氧化碳催化氧化反应中呈现出优异的性能和抗高温烧结性能。制备的硅基纳米金催 化剂在汽车尾气净化、燃料电池原料气纯化、室内空气净化、二氧化碳激光器气体纯化等很 多方面具有广阔的工业化应用前景。
具体实施例方式实施例1将新制备的400mg六角相介孔硅分子筛SBA-15加入400mL浓度为50mg/L的氯 金酸溶液中，常温下磁力搅拌0. 5小时，形成混合液。逐滴加入lmol/L氨水调节混合液pH 值到10后，继续搅拌5小时，然后过滤，洗涤至滤液无氯离子检出。将过滤所得滤饼固体在 60°C下干燥12小时；所得淡黄色粉末在氢气还原气氛下还原1小时，还原温度为50(TC，所 用氢气为氢气体积含量占10%的氩气和氢气混合气。然后于干空气中焙烧1小时，焙烧温 度为500°C。即可制备出Au-SBA-15金催化剂。实施例2将1000mg硅胶加入IOOmL浓度为500mg/L的氯金酸溶液中，常温下磁力搅拌0. 5 小时，形成混合液。逐滴加入lmol/L氨水调节混合液pH值到9后，继续搅拌4小时，然后 过滤，洗涤至滤液无氯离子检出。将过滤所得滤饼固体在60°C下干燥12小时；所得淡黄色 粉末研磨在含氢体积量33%的氮气和氢气混合气氛下还原2小时，还原温度为300°C，然后 于纯氧气氛中焙烧2小时，焙烧温度为300°C。即可制备出硅胶负载金催化剂。实施例3将1000mg硅藻土加入200mL浓度为200mg/L的氯金酸溶液中，常温下磁力搅拌 0. 5小时，形成混合液。逐滴加入lmol/L氨水调节混合液pH值到9. 5后，继续搅拌0. 5小 时，然后过滤，洗涤至滤液无氯离子检出。将过滤所得滤饼固体在70°C下干燥12小时；所 得淡黄色粉末在含氢体积量5%的氮气氢气混合气氛下还原1. 5小时，还原温度为450°C， 然后于纯氧气体积量10%的氮氧混合气氛中焙烧1. 5小时，焙烧温度为450°C。即可制备 出硅藻土负载金催化剂。实施例4将1000mg气相白炭黑加入500mL浓度为100mg/L的氯金酸溶液中，常温下磁力搅 拌0. 5小时，形成混合液。逐滴加入lmol/L氨水调节混合液pH值到9. 5后，继续搅拌1小 时，然后过滤，洗涤至滤液无氯离子检出。将过滤所得滤饼固体在70°C下干燥12小时；所得淡黄色粉末在含氢体积量5%的氮气氢气混合气氛下还原1. 5小时，还原温度为400°C，然后于纯氧气体积量10%的氮氧混合气氛中焙烧1. 5小时，焙烧温度为400°C。即可制备 出气相白炭黑负载金催化剂。
权利要求
一种抗高温烧结的硅基纳米金催化剂的制备方法，是以二氧化硅材料为载体，以氯金酸为金源，以氨水为沉淀剂，以沉积沉淀法制备金催化剂，并进行预处理活化获得金催化剂成品，其特征是，具体包括以下步骤(1)将载体加入浓度为50mg/L～500mg/L的氯金酸溶液中，依据催化剂的金负载量，将每1mg载体加入0.1ml～1ml的氯金酸溶液中，并搅拌0.5小时，加入氨水调节其pH值至9-10，制得混合液；(2)所得混合液在常温下继续搅拌0.5小时～5小时进行陈化；(3)将陈化后的混合液进行过滤，并以去离子水反复洗涤至滤液无氯离子检出；(4)过滤所得滤饼在60℃～70℃下干燥12小时；(5)干燥后的滤饼进行预处理活化，在氢气还原气氛下于300℃～500℃焙烧1～2小时，然后在氧气氧化气氛下于300℃～500℃焙烧1～2小时，得到硅基纳米金催化剂。
全文摘要
本发明提供了一种抗高温烧结的硅基纳米金催化剂的制备方法，具体包括以下步骤(1)将载体依据催化剂的金负载量加入浓度氯金酸溶液中，调节其pH值至9～10；(2)所得混合液在常温下搅拌陈化；(3)将陈化后的混合液进行过滤，并以去离子水反复洗涤至滤液无氯离子检出；(4)过滤所得滤饼干燥；(5)干燥后的滤饼进行预处理活化，分别在氢气和氧气还原气氛下焙烧，即得到硅基纳米金催化剂。本发明以易于实现工业化的二氧化硅材料为载体，以相对廉价易得的氯金酸为金源，以简便易行的沉积沉淀法进行制备，并且制备方法简便易行，大大降低了成本，所得硅基纳米金催化剂呈现出优异的性能和抗高温烧结性能。
文档编号B01J29/035GK101797514SQ201010134708
公开日2010年8月11日 申请日期2010年3月30日 优先权日2010年3月30日
发明者张慎平, 张明博, 苏继新, 董菲菲 申请人:山东大学