本发明属于催化剂领域，涉及一种同时在feox载体上以单原子的形式负载pt和ir的催化剂。
背景技术：
单原子催化剂是一种新型催化剂。其结构特点是以单原子的形式均匀分布在载体上。与纳米催化和亚纳米催化相比，具有很多新的特性，如量子尺寸效应、巨大的表面自由能、载体和金属的相互作用以及不饱和配位环境等。与纳米催化剂相比，单原子催化剂上的每个原子都是催化反应的活性中心，所以极大的提高了催化效率和反应的选择性，并降低了成本。
单原子催化剂的制备方法有共沉淀法、原子沉积法、浸渍法、逐步还原法、反ostwald熟化法、逐步还原法和固相熔融法。
共沉淀法是指溶液中含有2种或2种以上的阳离子，它们在溶液中均相分布，加入沉淀剂后，可以得到各种成分均一的沉淀。
目前单原子催化剂已经被用于co氧化、氢化、no还原与氢化、水煤气变换、有机合成、甲醇水蒸气重整、燃料电池、光电催化、甲醛氧化等。但单原子催化剂由于其巨大的表面自由能，在制备时极易耦合成巨大的团簇，进而导致催化剂失活。而为了防止这种情况，单原子催化剂上的负载量往往很低，这限制了单原子催化剂的实际应用。
目前的单原子催化剂都只有1种金属以单原子的形式负载在载体上。一般的多金属催化剂，与纯金属催化剂相比，稳定性大大提高。如在石油工业中，轻油重整的pt-ir催化剂的稳定性比纯pt的稳定性大大提高。因此研制多金属单原子催化剂，有可能增强催化剂的稳定性，提高负载量。
另外，一般的多金属催化剂与纯金属催化剂相比，具有更高的反应活性，选择性。还可以降低成本。如pd-ni催化剂的反应活性比纯ni好，在乙炔选择性加氢反应中，cu-pd催化剂的活性不仅比pd好，而且由于pd是一种稀缺的贵金属，价格昂贵，加入cu可以降低成本，因此多金属单原子催化剂有可能也具备这些优良的性能，在环己烷的转化中，ni催化剂在脱氢反应中会生产苯，也会有副产物生产甲烷等。而使用ni-cu催化剂将大大提高脱氢选择性。此外，一些催化反应需要多种金属协调催化。多金属单原子催化剂的制备将使得单原子催化剂的研究范围大大拓展。
燃料电池中的氢气常含0.5％到2％的co，由于燃料电池的阳极电催化剂通常为pt，co极易吸附于催化剂的表面，进而阻扰燃料的催化氧化，研究表明只要有微量的co就可以导致pt阳极催化剂因co中毒而失活。造成燃料电池无法使用。目前化学方法去除co主要有阳极注氧、低温变换反应法、甲烷化反应法、选择性催化氧化法。其中选择性催化氧化法是最有效的方法。选择性催化氧化法时以pt、ru、pd等金属为催化剂，选择性氧化富氢气体中的co。
肖钢等制备了一种选择性氧化富氢重整气中co的整体式催化剂(专利号：zl200810301388.3)，该专利的催化活性组分为ru，以ru计含量为0.1-2wt％；催化助剂为碱金属氧化物或/和碱土金属氧化物中的一种或几种；ru与碱金属氧化物或/和碱金属氧化物中金属元素的摩尔比为1-20∶1；其余为涂敷铝胶的堇青石载体,其中铝胶的含量占催化剂含量为2-10wt％。结构复杂，价格高，反应活性偏低。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种以feox为载体，能同时以单原子形式负载pt和ir的单原子催化剂，以提高催化剂的金属负载量、催化活性和选择性的pt-ir/feox多金属单原子催化剂的制备方法。
本发明涉及pt-ir/feox多金属单原子催化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、微波耦合共沉淀反应制备催化剂，具体步骤为：
将等体积的浓度为0.02-1.2mol/l的h2ptcl6溶液、浓度为0.02-1.2mol/l的h2ircl6溶液与浓度为1mol/l的可溶于水的三价铁盐溶液混合，然后将浓度为1mol/l的碱性物质溶液加入到混合溶液，调节混合溶液的ph到8，在20℃-80℃下进行共沉淀反应，然后将所得溶液放入微波反应器中加热，使催化剂pt和ir在载体fe(oh)3上分布均匀；
步骤二、洗涤与过滤固体产物，具体步骤为：
将制得的固体产物用蒸馏水洗涤，然后用真空泵过滤，以去除固体产物中残留的离子；
步骤三、烘干和煅烧固体产物，具体步骤为：
将经过过滤和洗涤后的产物均匀平铺于石英板上，并置于微波干燥器中烘干，去除水分，平铺于石英板上的物料厚度小于2mm，接着将烘干的产物在400℃下煅烧4-5小时，这样载体fe(oh)3转化为feox，制得pt-ir/feox多金属单原子催化剂。
本发明的有益效果是：
本发明在单金属单原子催化理论的基础上，成功制备了多金属多原子催化剂，实现了多金属单原子的稳定分散。与一般的co选择性氧化催化剂相比，每个金属原子在载体上高度分散，提高了金属利用率，降低了成本。与其他用于co选择性氧化的单原子催化剂相比，由于双金属的协同作用，提高了单原子催化剂的负载量和稳定性，具有更高的催化活性。
附图说明
图1为实例1中co氧化和co优先氧化的反应速率随催化剂制备中共沉淀反应温度变化的关系图。
具体实施方式
下面结合具体实例对本发明进行详细说明
本发明涉及pt-ir/feox多金属单原子催化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、微波耦合共沉淀反应制备催化剂，具体步骤为：
将等体积的浓度为0.02-1.2mol/l的h2ptcl6溶液、浓度为0.02-1.2mol/l的h2ircl6溶液与浓度为1mol/l可溶于水的三价铁盐溶液混合，然后将浓度为1mol/l的碱性物质溶液加入到混合溶液，调节混合溶液的ph到8，在20℃-80℃下进行共沉淀反应(优选的共沉淀反应8—24小时)。然后将所得溶液放入微波反应器中于100—200℃下加热2—10分钟，使催化剂pt和ir在载体fe(oh)3上分布均匀。反应温度在不影响共沉淀反应进行的条件下选取。所述三价铁盐不限于fe(no3)3，含有fe3+的铁盐，都可以用来制备催化剂；碱性物质并不限于na2co3，所有调节ph的碱性物质均可。
步骤二、洗涤与过滤固体产物，具体步骤为：
将制得的固体产物用蒸馏水洗涤，然后用真空泵过滤，以去除固体产物中残留的离子。
步骤三、烘干和煅烧固体产物，具体步骤为：
将经过过滤和洗涤后的产物均匀平铺于石英板上，并置于微波干燥器中烘干，去除水分，平铺于石英板上的物料厚度小于2mm，接着将烘干的产物在400℃下煅烧4-5小时，得到pt-ir/feox多金属单原子催化剂。
所述真空泵可用其他过滤仪器代替。
实施例1
步骤一、微波耦合共沉淀反应制备催化剂
将500mlh2ptcl6(0.06mol/l)、500mlh2ircl6(0.02mol/l)溶液与500mlfe(no3)3(1mol/l)混合，通过na2co3(1mol/l)调节溶液ph到8，在20℃下进行共沉淀反应8小时。然后将所得溶液放入微波反应器中加热至100℃反应2分钟，使催化剂pt和ir在载体fe(oh)3上分布均匀。
步骤二、固体产物的洗涤与过滤
将制得的固体产物用蒸馏水洗涤，然后用真空泵过滤，以去除固体产物中残留的离子。
步骤三、固体产物的烘干和煅烧
将经过过滤和洗涤后的产物均匀平铺于石英板上，并置于微波干燥器中烘干去除水分，平铺于石英板上的物料厚度1.9mm，接着将烘干的产物在400℃下煅烧4小时，载体fe(oh)3转化为feox，制得pt-ir/feox多金属单原子催化剂。
对制备的pt-ir/feox多金属单原子催化剂的活性和选择性评价，具体步骤为：
co氧化反应：通过固定床中的co的氧化和co的优先氧化反应来测定催化剂的反应活性。先将催化剂成型为粒状，然后称取80mg左右的催化剂放入u型石英反应器，在温度为200℃的条件下通入体积比例为10％的he预处理0.5小时后，以每分钟25ml的速度通入测试气体，测试气体体积比例分别为co1％，o21％，he为平衡气。用气相色谱和热导检测器在线检测排出的气体成分。
co的优先氧化反应与之类似，通入的测试气体中，h240％，co1％，o21％，he为平衡气，其他步骤相同。
结果表明制备的催化剂pt负载量为0.15wt％，ir负载量为0.04wt％，在co氧化反应中，反应速率为6020molcoh-1gmetal-1，在co优先氧化反应中，反应速率为9930molcoh-1gmetal-1。选择性为50％。图1是催化剂制备中共沉淀反应的温度与催化剂反应活性之间的关系，可以看出，随着温度上升，催化剂的催化活性和选择性都增加了。
实施例2
步骤一、微波耦合共沉淀反应制备催化剂
将500mlh2ptcl6(0.02mol/l)、500mlh2ircl6(0.06mol/l)溶液与500mlfe2(so4)3(1mol/l)混合，通过na2co3(1mol/l)调节溶液ph到8，在80℃下进行共沉淀反应11小时。然后将所得溶液放入微波反应器中加热至200℃反应2分钟，使催化剂pt和ir在载体fe(oh)3上分布均匀。
步骤二、固体产物的洗涤与过滤
将制得的固体产物用蒸馏水洗涤，然后用真空泵过滤，以去除固体产物中残留的离子。
步骤三、固体产物的烘干和煅烧
将经过过滤和洗涤后的产物均匀平铺于石英板上，并置于微波干燥器中烘干去除水分，平铺于石英板上的物料厚度为1.8mm，接着将烘干的产物在400℃下煅烧4.5小时，载体fe(oh)3转化为feox，制得pt-ir/feox多金属单原子催化剂。
催化剂的活性和选择性评价，具体步骤为：
co氧化反应：通过固定床中的co的氧化和co的优先氧化反应来测定催化剂的反应活性。先将催化剂成型为粒状，然后称取80mg左右的催化剂放入u型石英反应器，在温度为200℃的条件下通入h2体积比例为10％的he预处理0.5小时后，以每分钟25ml的速度通入测试气体，测试气体体积比例分别为co1％，o21％，he为平衡气。用气相色谱和热导检测器在线检测排出的气体成分。
co的优先氧化反应与之类似，通入的测试气体中，h240％，co1％，o21％，he为平衡气，其他步骤相同。
结果表明制备的催化剂pt负载量为0.04wt％，ir负载量为1.5wt％，在co氧化反应中，反应速率为6520molcoh-1gmetal-1，在co优先氧化反应中，反应速率为8720molcoh-1gmetal-1。选择性为50％。
实施例3
步骤一、微波耦合共沉淀反应制备催化剂
将500mlh2ptcl6(0.2mol/l)、500mlh2ircl6(1.2mol/l)溶液与fe(no)3(1mol/l)溶液混合，通过naoh(1mol/l)调节溶液ph到8，在80℃下进行共沉淀反应16小时。然后将所得溶液放入微波反应器中加热至170℃反应5分钟，使催化剂pt和ir在载体fe(oh)3上分布均匀。
步骤二、固体产物的洗涤与过滤
将制得的固体产物用蒸馏水洗涤，然后用真空泵过滤，以去除固体产物中残留的离子。
步骤三、固体产物的烘干和煅烧
将经过过滤和洗涤后的产物均匀平铺于石英板上，并置于微波干燥器中烘干去除水分，平铺于石英板上的物料厚度为1mm，接着将烘干的产物在400℃下煅烧5小时，载体fe(oh)3转化为feox，制得pt-ir/feox多金属单原子催化剂。
催化剂的活性和选择性评价，具体步骤为：
co氧化反应：通过固定床中的co的氧化和co的优先氧化反应来测定催化剂的反应活性。先将催化剂成型为粒状，然后称取80mg左右的催化剂放入u型石英反应器，在温度为200℃的条件下通入h2体积比例为10％的he预处理0.5小时后，以每分钟25ml的速度通入测试气体，测试气体体积比例分别为co1％，o21％，he为平衡气。用气相色谱和热导检测器在线检测排出的气体成分。
co的优先氧化反应与之类似，通入的测试气体中，h240％，co1％，o21％，he为平衡气，其他步骤相同。
结果表明制备的催化剂pt负载量为0.41wt％，ir负载量为3.0wt％，在co氧化反应中，反应速率为81230molcoh-1gmetal-1，在co优先氧化反应中，反应速率为163920molcoh-1gmetal-1。选择性为56％。
实施例4
步骤一、微波耦合共沉淀反应制备催化剂
将500mlh2ptcl6(1.2mol/l)、500mlh2ircl6(0.4mol/l)溶液与500mlfe(no)3(1mol/l)溶液混合，通过na2co3(1mol/l)调节溶液ph到8，在60℃下进行共沉淀反应24小时。然后将所得溶液放入微波反应器中加热至200℃反应10分钟，使催化剂pt和ir在载体fe(oh)3上分布均匀。
步骤二、固体产物的洗涤与过滤
将制得的固体产物用蒸馏水洗涤，然后用真空泵过滤，以去除固体产物中残留的离子。
步骤三、固体产物的烘干和煅烧
将经过过滤和洗涤后的产物均匀平铺于石英板上，并置于微波干燥器中烘干去除水分，平铺于石英板上的物料厚度为0.5mm，接着将烘干的产物在400℃下煅烧5小时，载体fe(oh)3转化为feox，制得pt-ir/feox多金属单原子催化剂。
催化剂的活性和选择性评价，具体步骤为：
co氧化反应：通过固定床中的co的氧化和co的优先氧化反应来测定催化剂的反应活性。先将催化剂成型为粒状，然后称取80mg左右的催化剂放入u型石英反应器，在温度为200℃的条件下通入h2体积比例为10％的he预处理0.5小时后，以每分钟25ml的速度通入测试气体，测试气体体积比例分别为co1％，o21％，he为平衡气。用气相色谱和热导检测器在线检测排出的气体成分。
co的优先氧化反应与之类似，通入的测试气体中，h240％，co1％，o21％，he为平衡气，其他步骤相同。
结果表明制备的催化剂pt负载量为3.1wt％，ir负载量为0.81wt％，在co氧化反应中，反应速率为99830molcoh-1gmetal-1，在co优先氧化反应中，反应速率为198320molcoh-1gmetal-1。选择性为56％。