专利名称：甲醇低温燃烧用Pt/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>纤维复合催化剂的制备方法
技术领域：
本发明设计一种甲醇低温燃烧用催化剂的制备方法，特别是一种甲醇低温燃烧用 Pt/Al203纤维复合催化剂的制备方法。
背景技术：
目前使用的大部分内燃机的能量效率小于20%，如果把能量的转换效率提高 5%，可以节约25%以上的燃料，同时还可以有效减少温室气体排放，降低环境污染。
甲醇的低温燃烧放出的能量可以通过热电转换器件转换为电能，电能再带动电动 机使汽车等机械工作。甲醇的低温燃烧技术与热电转换器件相结合，制成的微型全固态直 接燃料发电装置，产生的电能是化学电池的数十倍。 研究表明，Pt纳米粒子是甲醇低温燃烧的最好催化剂。如何降低Pt催化剂的使 用量以降低使用成本，研究制备效率高、催化活性高的纳米Pt粒子的制备方法，寻找合适 的催化剂载体以提高催化剂的稳定性和催化活性，且有利于器件的制备和器件高效、稳定 的使用，是这项技术推广应用的关键问题之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种甲醇低温燃烧用Pt/Al203纤维复合催化剂的制备方 法。 为达到上述目的，本发明采用如下技术方案 —种甲醇低温燃烧用Pt/Al203纤维复合催化剂的制备方法。其特征在于该方法的 具体步骤为 a.将H2PtCl6和NaOH按1 : (0. 5 1. 5)的质量比溶于水中，搅拌下，回流反应 12 36小时，有棕黄色沉淀析出，抽滤，黄色沉淀用去离子水洗涤，烘干，得到Na2Pt(0H)6 ; 调节滤液的PH值小于6，析出乳黄色沉淀，抽滤，用去离子水洗涤，烘干，得到H2Pt(0H)6 ;
b.将步骤a所得Na2Pt (0H)6或H2Pt (0H)6溶于水中，得棕黄色混浊溶液，加入乙 酰丙酮，其中N^Pt(0H)e或H2Pt(0H)6与乙酰丙酮的摩尔比为1 : 5 10;升温至回流，滴 加甲醇溶液，N^Pt(0H)e或H2Pt(0H)e与甲醇的摩尔比为1 : 5 25 ;再加入的甲酸溶液， Na2Pt(0H)6或H2Pt(0H)6与甲酸摩尔比为1 : 1 4。反应至反应体系的颜色由棕红色变 为灰绿色，最后变成黑色；冷却至室温；用甲苯萃取，过滤水层得到纳米Pt粒子黑色溶液A ; 在该纳米Pt粒子溶液A中，加入有机络合剂乙酰丙酮，纳米Pt粒子与乙酰丙酮的摩尔比为 1 : (4 12)，升温至85t:，搅拌下反应24 72小时，反应体系用甲苯萃取，水层经过滤得 黑色纳米Pt粒子溶液B。 c.将步骤b所得溶液A和溶液B，用甲醇稀释15-45倍后，将A1A纤维棉分别浸 泡在所述的溶液A和溶液B中，Pt与AlA纤维棉的质量比为1 : 500-1000。取出，等溶剂 挥发后，燃烧得到Pt/Al203纤维复合催化剂。本发明制备甲醇低温燃烧用Pt/Al203纤维复合催化剂的方法特点为
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1.制备过程中不使用高沸点的形貌控制剂，没有cr参与反应； 2.催化剂在室温条件下，即可催化点燃甲醇气体，催化活性高； 3.催化剂的稳定性好，可以连续催化燃烧甲醇气体，催化性能未见下降。 本发明方法对于合成催化活性高，制备方法简单，成本较低的甲醇低温燃烧的催
化剂等应用领域具有实际意义。
图1是Pt粒子溶液B的TEM照片。
图2是催化剂B的SEM照片。
具体实施例方式
实施例一具体步骤如下 a. 3克H2PtCl6加入5 10mL水溶解，再加入1. 8 3. 6克NaOH，加热至微沸，在 电磁搅拌下，回流反应12 36小时以上，反应瓶中析出棕黄色沉淀，抽滤，用去离子水洗涤 3次以上，红外灯烘干，得0. 9717克N^Pt(OH)e，产率为39%。滤液用稀硝酸调pH值小于 6，析出乳黄色沉淀，抽滤，用去离子水洗涤3次以上，红外灯烘干，得0. 68克H2Pt (OH)6，产 率为31%。 b.Pt纳米粒子的制备称取O. 7262克上述制备的Na2Pt(0H)6，加入20 30mL水， 搅拌，得棕黄色混浊溶液，加入乙酰丙酮(acac)，乙酰丙酮与N^Pt(0H)e的摩尔比为5 : 1; 升温至90°C ，滴加约1 5mL的甲醇溶液。反应1小时后，加入0. 1 0. 5mL的甲酸溶液。 反应2 IO分钟后，溶液的颜色由棕红色变为灰绿色，最后变成黑色。停止加热，冷却至室 温。用少量甲苯萃取溶液，除去有机络合剂和有机还原试剂。水溶液过滤，得纳米Pt粒子 黑色溶液，3900转/分钟离心30分钟，不沉淀。所得黑色溶液为纳米Pt粒子溶液A。取一 定体积的纳米Pt粒子溶液A，加入有机络合剂乙酰丙酮，纳米Pt粒子与乙酰丙酮的摩尔比 为l : 10，升温至85t:，电磁搅拌下反应24 72小时，黑色溶液分别用5 10mL甲苯萃 取2 3次，除去有机络合剂和其它反应生成的副产物，水溶液经过滤得黑色纳米Pt粒子 溶液B。图1是Pt粒子溶液B的TEM照片。 c.复合催化剂的制备取1滴纳米Pt粒子溶液A或纳米Pt粒子溶液B，用1 3mL甲醇稀释后，放入一小团干净的八1203纤维棉浸泡几分钟。取出，等溶剂挥发后，用燃烧 的方法活化催化剂，分别得催化剂A和催化剂B。图2是催化剂B的SEM照片。
催化性能测试 在室温条件下，向燃烧方法活化后的催化剂A和催化剂B上面，在室温条件下分别 滴加1 2滴甲醇，甲醇在催化剂A和催化剂B上面都可以很快地催化燃烧，没有火焰，催 化剂由白色变成橘红色。重复以上实验，在催化剂A和催化剂B上面，甲醇都可以很快地催 化燃烧，重复了 10次，催化剂的催化性能未见下降。 在一只无色透明的小瓶内加入约lmL甲醇，盖上瓶盖，摇动瓶子几下，让甲醇自然 挥发，在瓶内充满甲醇气体。在室温条件下，将催化剂B放入小瓶内，可观察到甲醇气体很 快地在催化剂B上面催化燃烧，很快在瓶壁上产生水雾，瓶子变的不透明。在室温条件下， 催化剂A放入小瓶内，没有观察到瓶壁产生水雾的现象。表明催化B对甲醇的催化活性比催化剂A的催化活性高:
权利要求
一种甲醇低温燃烧用Pt/Al2O3纤维复合催化剂的制备方法。其特征在于该方法的具体步骤为a.将H2PtCl6和NaOH按1∶(0.5～1.5)的质量比溶于水中，搅拌下，回流反应12～36小时，有棕黄色沉淀析出，抽滤，黄色沉淀用去离子水洗涤，烘干，得到Na2Pt(OH)6；调节滤液的pH值小于6，析出乳黄色沉淀，抽滤，用去离子水洗涤，烘干，得到H2Pt(OH)6；b.将步骤a所得Na2Pt(OH)6或H2Pt(OH)6溶于水中，得棕黄色混浊溶液，加入乙酰丙酮，其中Na2Pt(OH)6或H2Pt(OH)6与乙酰丙酮的摩尔比为1∶5～10；升温至回流，滴加甲醇溶液，Na2Pt(OH)6或H2Pt(OH)6与甲醇的摩尔比为1∶5～25；再加入的甲酸溶液，Na2Pt(OH)6或H2Pt(OH)6与甲酸摩尔比为1∶1～4；反应至反应体系的颜色由棕红色变为灰绿色，最后变成黑色；冷却至室温；用甲苯萃取，过滤水层得到纳米Pt粒子黑色溶液A；在该纳米Pt粒子溶液A中，加入有机络合剂乙酰丙酮，纳米Pt粒子与乙酰丙酮的摩尔比为1∶(4～12)，升温至85℃，搅拌下反应24～72小时，反应体系用甲苯萃取，水层经过滤得黑色纳米Pt粒子溶液B；c.将步骤b所得溶液A和溶液B，用甲醇稀释15-30倍后，将Al2O3纤维棉分别浸泡在所述的溶液A和溶液B中，Pt与Al2O3纤维棉的质量比为1∶500-1000；取出，等溶剂挥发后，燃烧得到Pt/Al2O3纤维复合催化剂。
全文摘要
本发明涉及一种甲醇低温燃烧用Pt/Al2O3纤维复合催化剂的制备方法。该方法在制备过程中不涉及高沸点的有机形貌控制剂，没有Cl-参与反应，不用氢气作为还原剂的制备方法。制备生成的Pt纳米粒子具有均一，单分散等特点。制备的Pt/Al2O3纤维复合催化剂在室温条件即可催化燃烧甲醇气体，对甲醇低温催化燃烧的催化活性很高。合成过程使用的设备简单，制备的效率高，可用于较大量地制备Pt/Al2O3纤维复合催化剂。
文档编号B01J23/42GK101791552SQ201010023118
公开日2010年8月4日 申请日期2010年1月21日 优先权日2010年1月21日
发明者安保礼 申请人:上海大学