专利名称：担体负载铂金属及铂基多元金属催化剂有机溶胶制备法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铂金属催化剂的制备方法，具体涉及一种担体负载铂金属及铂基多元金属催化剂有机溶胶制备法。
实现上述发明目的的技术方案包括催化剂前驱体的制备；在担体中的注入；以及催化剂的后处理。具体步骤如下1、催化剂前驱体的制备称取一定量的铂金属或铂基多元金属化合物，用有机溶剂配成溶液，搅拌下加入一定比例的SnCl2的有机溶液，反应2～5分钟即制得金属盐的有机溶胶。可称为组分A。
2、担体的注入在-25～65℃条件下，将组分A加入担体，在N2保护下反应，得组分B。
3、后处理部分组分B在一定的气氛下60-150℃干燥，即制得担体负载铂金属及铂基多元金属催化剂。
本发明所称的“铂金属及铂基多元金属催化剂”可以是单独的铂金属催化剂；也可以是铂基多元金属催化剂；还可以是铂金属催化剂与铂基多元金属催化剂的混合物。其中“铂基多元金属催化剂”是指Pt+M(M＝Ru、Ir、Rh、Os等)金属催化剂。担体是指典型的如活性炭、碳黑、分子筛等。有机介质包括典型的如甲醇、乙醇等醇类有机化合物。以上步骤进一步优化和细化，可得出以下步骤1、催化剂前驱体的制备称取一定量的铂金属或铂基多元金属盐类或酸类化合物，用有机溶剂配成一定浓度的溶液。一边搅拌(机械搅拌或超声波搅拌)一边加入一定比例的SnCl2的有机溶液。反应2～5分钟及制得金属盐的有机溶胶。得组分A。
2、担体的注入超声波或机械搅拌下将得到的组分A在-25～65℃条件下加入担体(如活性炭、碳黑、分子筛等)，在N2保护下，通过控制反应温度来控制溶剂挥发速度，从而获得不同粒子大小担体负载铂金属及铂基多元金属催化剂，得组分B。在本步骤中，通过控制反应温度来控制溶剂挥发速度，从而获得不同粒子大小担体负载铂金属及铂基多元金属催化剂。
图1是不同制备温度下获得的Pt/C催化剂XRD图谱。(如Pt或Pt-Ru或Pt-Ru-Os或Pt-Ru-Os-Ir催化剂)，其中贵金属的离子大小为1～5nm。(Ar、H2、N2、O2、空气等)。
3、后处理部分将2得到的组分B用少量热的NaOH或碳酸钠溶液洗涤，以除去未反应的还原剂和产物后。再经酸洗，反复水洗多次，并用硝酸银溶液检验，直至洗出液中无氯离子，然后在一定的气氛下(Ar、H2、N2、O2、空气等)60-150℃干燥，即制得担体负载铂金属及铂基多元金属催化剂(如Pt或Pt-Ru或Pt-Ru-Os或Pt-Ru-Os-Ir催化剂)，其中贵金属的离子大小为1～5nm。
表1为随着溶剂脱除温度的增加，获得的Pt粒子的粒径的关系。
表1 不同催化剂的Pt粒子大小和比表面积
本发明利用简单的有机溶胶方法制备担体负载铂金属及铂基多元金属催化剂，方法简单可行，原料价格低，适合于工业化生产。同时，该方法可以通过控制制备条件，而获得不同粒径(1～5nm)的担体负载铂金属及铂基多元金属催化剂。我们将制得的催化剂使用在直接甲醇燃料电池中，通过循环伏安法等电化学研究方法，研究了催化剂对甲醇的电催化氧化，实验结果也发现利用有机反应制得的催化剂表现出更为优异的电催化性能。
实施例2基本步骤与实施例1相同室温下，移取1.5mL 0.0386mol L-1 H2PtCl6的乙醇溶液0.6ml 0.09635mol/LRuCl3乙醇溶液和5mL 0.0310 mol L-1 SnCl2的乙醇溶液，超声波下混合均匀，形成紫色溶胶。缓缓加入40mg分子筛，N2保护下，超声波干燥数小时，直至乙醇完全脱除。真空、100℃条件下陈化12小时后，洗涤数次，二次水洗涤，过滤，至洗出液中无氯离子，90℃真空干燥，即制得PtRu含量为30％的PtRu/分子筛催化剂。
尤其在质子交换膜燃料电池的催化剂，该催化剂对甲醇、氢气和CO、H2和CO混合气体的电化学氧化以及氧气的电催化还原呈现了很高的催化性能。
实施例3，与实施例1基本相同，但A组分为氯铂酸钾的乙醇溶胶。担体为碳黑。反应温度为-25℃。保护气氛为Ar。
实施例4，与实施例1基本相同，但A组分为H2PtCl6的丙醇溶胶和SnCl2的丙醇溶胶。反应温度为65℃。保护气氛为H2。
实施例5，与实施例1基本相同，但A组分为Pt-Ru-Os盐类化合物的甲醇溶胶。反应温度为-10℃。保护气氛为N2。
实施例6，与实施例4基本相同，但A组分为Pt-Ru-Os的酸类化合物甲醇溶胶。反应温度为0℃。保护气氛为O2。
实施例7，与实施例1基本相同，但A组分为Pt-Ru-Os-Ir的盐类化合物的甲醇溶胶。反应温度为35℃。保护气氛为空气。
实施例8，与实施例1基本相同，但A组分为Pt-Ru-Os-Ir的酸类化合物的甲醇溶胶。反应温度为45℃。
实施例9，与实施例1基本相同，但A组分为Pt化合物与Pt-Ru-Os-Ir化合物混合的甲醇溶胶。
实施例10，与实施例1基本相同，但反应温度为55℃。
权利要求
1.一种担体负载铂金属及铂基多元金属催化剂有机溶胶制备法，包括催化剂前驱体的制备；在担体中的注入；以及催化剂的后处理，具体步骤如下催化剂前驱体的制备称取一定量的铂金属或铂基多元金属盐类或酸类化合物，用有机溶剂配成溶液，搅拌下加入一定比例的SnCl2的有机溶液，反应2～5分钟及制得金属盐的有机溶胶，得到组分A，担体的注入在-25～65℃条件下，将组分A加入担体，在N2保护下反应，得组分B，后处理部分组分B在一定的气氛下60-150℃干燥，即制得担体负载铂金属及铂基多元金属催化剂。
2.按照权利要求1所述的担体负载铂金属及铂基多元金属催化剂有机溶胶制备法，其特征是步骤如下催化剂前驱体的制备称取一定量的铂金属或铂基多元金属盐类或酸类化合物，用有机溶剂配成一定浓度的溶液，一边搅拌一边加入一定比例的SnCl2的有机溶液，反应2～5分钟即制得金属盐的有机溶胶，得组分A，担体的注入超声波或机械搅拌下将得到的组分A在-25～65℃条件下加入担体，在N2保护下，通过控制反应温度来控制溶剂挥发速度，从而获得不同粒子大小担体负载铂金属及铂基多元金属催化剂，得组分B，后处理部分将2得到的组分B用少量热的NaOH或碳酸钠溶液洗涤，以除去未反应的还原剂和产物后，再经酸洗，反复水洗多次，并用硝酸银溶液检验，直至洗出液中无氯离子，然后在一定的气氛下60-150℃干燥，即制得担体负载铂金属及铂基多元金属催化剂。
3.按照权利要求1或2所述的担体负载铂金属及铂基多元金属催化剂有机溶胶制备法，其特征是铂基多元金属催化剂是Pt+M金属催化剂，其中M＝Ru、Ir、Rh、Os。
4.按照权利要求1或2所述的担体负载铂金属及铂基多元金属催化剂有机溶胶制备法，其特征是担体是活性炭、碳黑或分子筛。
5.按照权利要求3所述的担体负载铂金属及铂基多元金属催化剂有机溶胶制备法，其特征是担体是活性炭、碳黑或分子筛。
全文摘要
本发明提供了一种简单的制备担体负载铂金属及铂基多元金属催化剂。制备过程的典型特征为在有机介质中(典型的如甲醇、乙醇等醇类有机化合物)，利用SnCl
文档编号B01J37/00GK1410160SQ02138658
公开日2003年4月16日 申请日期2002年11月26日 优先权日2002年11月26日
发明者唐亚文, 陆天虹, 杨辉 申请人:南京师范大学