一种改善负载型催化剂金属-载体相互作用的方法与流程

本发明涉及催化剂制备技术领域，具体为一种改善负载型催化剂金属-载体相互作用的方法。

背景技术：

等体积浸渍法是一种常规的负载型催化剂制备方法，其原理是通过毛细管压力，使含有金属活性组分的盐溶液渗透到载体的孔道内，然后再经干燥、焙烧和活化等过程制得催化剂，但该方法制得的催化剂上金属-载体相互作用较弱，催化剂前驱体经过高温焙烧和活化过程会使活性组分团聚，从而导致活性组分的分散度较差，且粒径分布不均匀。

金属-载体相互作用是影响负载型催化剂上活性组分的粒径、分散度以及活性物种还原度的重要因素。通常，较小的金属粒径、较强的金属-载体相互作用，有利于提高催化剂的活性和稳定性。通过利用不同的催化剂制备方法，例如沉淀法、溶胶-凝胶法等，可以改善负载型催化剂的结构从而提高其催化性能，但与浸渍法相比，这些方法的操作过程复杂且耗时长，例如沉淀法，是在金属盐溶液中加入沉淀剂，使金属离子沉淀出来，再经老化，过滤、洗涤等实验过程制成催化剂；溶胶凝胶法，以无机盐或金属醇盐为前驱体，通过水解缩聚形成凝胶，再经老化、干燥等处理，制得相应的催化剂。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种改善负载型催化剂金属-载体相互作用的方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种改善负载型催化剂金属-载体相互作用的方法，所述方法包括在金属盐溶液中加入一种或多种可溶于水的氨基酸或其它含碳、氮、氧、氢的化合物，再经过浸渍、干燥、焙烧和活化过程制备催化剂。

优选的，所述金属盐溶液中加入一种或多种可溶于水的氨基酸或其它含碳、氮、氧、氢的化合物。

优选的，所述金属盐溶液为硝酸盐、醋酸盐、酸铵盐中的一种或两种以上；所述金属为镍、钴、铁、锌、镓、锗、锰、铬、钼、钌、铑、锇、铱、铜、金、银、铂、钯、钨、铼、钾、钠中的一种或两种以上；所述的氨基酸为甘氨酸、丙氨酸、精氨酸、亮氨酸、组氨酸、谷氨酰胺、丝氨酸、脯氨酸、缬氨酸中的一种或两种以上；所述其他含碳、氮、氢、氧的化合物为硝酸铵、尿素、葡萄糖、蔗糖、柠檬酸、碳酸铵、碳酸氢铵、柠檬酸氢二铵、柠檬酸三铵中的一种或两种以上。

优选的，所述的载体为二氧化硅、三氧化二铝、氧化镁、氧化钙、二氧化钛、碳化硅、二氧化铈、氧化锆、氧化镧中的一种或两种以上。

优选的，所述氨基酸或其他含碳、氢、氧、氮化合物与金属盐的摩尔比为1-4。

优选的，所述活性组分占催化剂质量分数的0.1％-30％。

优选的，所述的催化剂制备方法，所制备得到的催化剂。

优选的，所述催化剂由活性组分和载体组成，其中，所述活性组分为镍、钴、铁、锌、镓、锗、锰、铬、钼、钌、铑、锇、铱、铜、金、银、铂、钯、钨、铼、钾、钠中一种或两种以上金属或金属氧化物，占催化剂质量分数的0.1％-30％。所述载体为二氧化硅、三氧化二铝、氧化镁、氧化钙、二氧化钛、碳化硅、二氧化铈、氧化锆、氧化镧中的一种或两种以上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该改善负载型催化剂金属-载体相互作用的方法：

(1)能够提高金属组分在载体表面的分散度，减小金属粒径，提高催化剂上活性位点的数量。

(2)能够抑制金属嵌入载体晶格结构中形成固溶体或尖晶石结构，对于需要还原活化的催化剂来说，可以提高活性组分的还原度，从而提高催化性能。

附图说明

图1为本发明实施例1～实施例4与对比例1的h2-tpr谱图。

图2为本发明实施例5～实施例8与对比例1的h2-tpr谱图。

图3为本发明实施例9与对比例2的h2-tpr谱图。

图4为本发明实施例10与对比例3的h2-tpr谱图。

图5为本发明实施例11和实施例12与对比例4的h2-tpr谱图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种改善负载型催化剂金属-载体相互作用的方法，所述方法包括在金属盐溶液中加入一种或多种可溶于水的氨基酸或其它含碳、氮、氧、氢的化合物，再经过浸渍、干燥和焙烧过程制备催化剂。

进一步的，所述金属盐溶液中加入一种或多种可溶于水的氨基酸或其它含碳、氮、氧、氢的化合物。

进一步的，所述金属盐溶液为硝酸盐、醋酸盐、酸铵盐中的一种或两种以上；所述金属为镍、钴、铁、锌、镓、锗、锰、铬、钼、钌、铑、锇、铱、铜、金、银、铂、钯、钨、铼、钾、钠中的一种或两种以上；所述的氨基酸为甘氨酸、丙氨酸、精氨酸、亮氨酸、组氨酸、谷氨酰胺、丝氨酸、脯氨酸、缬氨酸中的一种或两种以上；所述其他含碳、氮、氢、氧的化合物为硝酸铵、尿素、葡萄糖、蔗糖、柠檬酸、碳酸铵、碳酸氢铵、柠檬酸氢二铵、柠檬酸三铵中的一种或两种以上。

进一步的，所述的载体为二氧化硅、三氧化二铝、氧化镁、氧化钙、二氧化钛、碳化硅、二氧化铈、氧化锆、氧化镧中的一种或两种以上。

进一步的，所述氨基酸或其他含碳、氢、氧、氮化合物与金属盐的摩尔比为1-4。

进一步的，所述活性组分占催化剂质量分数的0.1％-30％.

进一步的，所述的催化剂制备方法，所制备得到的催化剂。

进一步的，所述催化剂由活性组分和载体组成，其中，所述活性组分为镍、钴、铁、锌、镓、锗、锰、铬、钼、钌、铑、锇、铱、铜、金、银、铂、钯、钨、铼、钾、钠中一种或两种以上金属或金属氧化物，占催化剂质量分数的0.1％-30％。所述载体为二氧化硅、三氧化二铝、氧化镁、氧化钙、二氧化钛、碳化硅、二氧化铈、氧化锆、氧化镧中的一种或两种以上。

具体实施方式为：

实施例1

称取2.528g的六水合硝酸镍、0.640g甘氨酸溶于一定量的水中，搅拌至完全溶解，将盐溶液倒入4.5gsio2载体上并搅拌均匀，然后经浸渍、干燥、焙烧制得催化剂，标记为催化剂a。

实施例2

称取2.528g的六水合硝酸镍、1.279g甘氨酸溶于一定量的水中，搅拌至完全溶解，将盐溶液倒入4.5gsio2载体上并搅拌均匀，然后经浸渍、干燥、焙烧制得催化剂，标记为催化剂b。

实施例3

称取2.528g的六水合硝酸镍、1.919g甘氨酸溶于一定量的水中，搅拌至完全溶解，将盐溶液倒入4.5gsio2载体上并搅拌均匀，然后经浸渍、干燥、焙烧制得催化剂，标记为催化剂c。

实施例4

称取2.528g的六水合硝酸镍、2.558g甘氨酸溶于一定量的水中，搅拌至完全溶解，将盐溶液倒入4.5gsio2载体上并搅拌均匀，然后经浸渍、干燥、焙烧制得催化剂，标记为催化剂d。

实施例5

称取2.528g的六水合硝酸镍、1.279g甘氨酸、0.682g硝酸铵溶于一定量的水中，搅拌至完全溶解，将盐溶液倒入4.5gsio2载体上并搅拌均匀，然后经浸渍、干燥、焙烧制得催化剂，标记为催化剂e。

实施例6

称取2.528g的六水合硝酸镍、1.023g尿素、0.682g硝酸铵溶于一定量的水中，搅拌至完全溶解，将盐溶液倒入4.5gsio2载体上并搅拌均匀，然后经浸渍、干燥、焙烧制得催化剂，标记为催化剂f。

实施例7

称取2.528g的六水合硝酸镍、3.581g一水柠檬酸、0.682g硝酸铵溶于一定量的水中，搅拌至完全溶解，将盐溶液倒入4.5gsio2载体上并搅拌均匀，然后经浸渍、干燥、焙烧制得催化剂，标记为催化剂g。

实施例8

称取2.528g的六水合硝酸镍、3.070g葡萄糖、0.682g硝酸铵溶于一定量的水中，搅拌至完全溶解，将盐溶液倒入4.5gsio2载体上并搅拌均匀，然后经浸渍、干燥、焙烧制得催化剂，标记为催化剂h。

实施例9

称取2.528g的六水合硝酸镍、1.279g甘氨酸、0.682g硝酸铵溶于一定量的水中，搅拌至完全溶解，将盐溶液倒入4.5gmgo载体上并搅拌均匀，然后经浸渍、干燥、焙烧制得催化剂，标记为催化剂i。

实施例10

称取2.528g的六水合硝酸镍、1.279g甘氨酸、0.682g硝酸铵溶于一定量的水中，搅拌至完全溶解，将盐溶液倒入4.5gtio2载体上并搅拌均匀，然后经浸渍、干燥、焙烧制得催化剂，标记为催化剂j。

实施例11

称取2.528g的六水合硝酸镍、0.640g甘氨酸、0.682g硝酸铵溶于一定量的水中，搅拌至完全溶解，将盐溶液倒入4.5gal2o3载体上并搅拌均匀，然后经浸渍、干燥、焙烧制得催化剂，标记为催化剂k。

实施例12

称取2.528g的六水合硝酸镍、1.279g甘氨酸、0.682g硝酸铵溶于一定量的水中，搅拌至完全溶解，将盐溶液倒入4.5gal2o3载体上并搅拌均匀，然后经浸渍、干燥、焙烧制得催化剂，标记为催化剂l。

对比例1

称取2.528g的六水合硝酸镍溶于一定量的水中，搅拌至完全溶解，将盐溶液倒入4.5gsio2载体上并搅拌均匀，然后经浸渍、干燥、焙烧制得催化剂，标记为催化剂m。

对比例2

称取2.528g的六水合硝酸镍溶于一定量的水中，搅拌至完全溶解，将盐溶液倒入4.5gmgo载体上并搅拌均匀，然后经浸渍、干燥、焙烧制得催化剂，标记为催化剂n。

对比例3

称取2.528g的六水合硝酸镍溶于一定量的水中，搅拌至完全溶解，将盐溶液倒入4.5gtio2载体上并搅拌均匀，然后经浸渍、干燥、焙烧制得催化剂，标记为催化剂o。

对比例4

称取2.528g的六水合硝酸镍溶于一定量的水中，搅拌至完全溶解，将盐溶液倒入4.5gal2o3载体上并搅拌均匀，然后经浸渍、干燥、焙烧制得催化剂，标记为催化剂p。

所有催化剂的h2-tpr谱图如图1-图5所示。

从图1-图4可以看出，在盐溶液中加入一种或多种氨基酸或其他含碳、氮、氧、氢的化合物后制得的催化剂a-j，与常规浸渍法制备的催化剂m-o相比，其还原峰向高温偏移，或高温处的还原峰面积变大，说明该方法可以调控催化剂的金属-载体相互作用。

从图5可以看出，在盐溶液中加入一种或多种氨基酸或其他含碳、氮、氧、氢的化合物后制得的催化剂k和l，与常规浸渍法制备的催化剂p相比，低温处的还原峰面积变大，说明该方法可以抑制nial2o4尖晶石的生成，有利于提高催化剂的还原度。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。