单原子铂/板钛矿二氧化钛催化剂及其制备方法和应用

本发明涉及化学材料，具体涉及一种单原子铂/板钛矿二氧化钛催化剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、二氧化钛是一种具有良好氧化还原能力的两性氧化物，具有成本低、较高的热稳定性等优点，被广泛应用于气相污染物的催化氧化研究中。其中板钛矿晶相的二氧化钛表面氧物种丰富，具有中等深度的电子限域等性质，利于改善催化氧化及还原反应。

2、铂基催化剂作为一种贵金属催化剂，具有较低的反应活化能和较高的抗中毒性被广泛应用于vocs的催化氧化反应中。单原子催化剂作为一个新兴的多相催化领域，具有100％的原子利用率、独特电子结构、较低的表面能、高度均一的催化活性位点等优点，使其具有良好的催化性能。但是在实际应用中，废气的组成成分含有部分二氧化硫会覆盖在催化剂表面，钝化活性位点，使铂基催化剂失活。开发一种具有高抗硫性的单原子铂/板钛矿二氧化钛具有重要的意义。综上所述，单原子铂/板钛矿二氧化钛材料具有广阔的应用前景。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种单原子铂/板钛矿二氧化钛催化剂及其制备方法和应用，解决现有技术中如何提高铂基催化剂的抗硫性的技术问题。

2、为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种单原子铂/板钛矿二氧化钛催化剂，二氧化钛为板钛矿相二氧化钛，铂以单个原子的形式存在于二氧化钛表面。

3、进一步地，所述单原子铂的负载量为0.3％-0.4％。

4、进一步地，所述催化剂的形貌为六边形片状。

5、此外，本发明还提出一种上述单原子铂/板钛矿二氧化钛催化剂的制备方法，包括以下步骤：

6、s1、将铂盐的前驱体溶液和板钛矿二氧化钛的分散液混合得到悬浊液；

7、s2、将所述悬浊液离心、干燥得到中间产物，将所述中间产物在惰性气体氛围中，400℃-450℃下煅烧得到所述单原子铂/板钛矿二氧化钛催化剂。

8、进一步地，在步骤s1中，所述铂盐的前驱体溶液由以下步骤制得：将可溶性铂盐与水混合得到所述铂的前驱体溶液。

9、进一步地，在步骤s1中，所述板钛矿二氧化钛的分散液通过将板钛矿二氧化钛粉末与水混合得到。

10、进一步地，在步骤s1中，所述可溶性铂盐为氯铂酸和四氨合硝酸铂中的一种或者两种。

11、进一步地，在步骤s1中，所述铂盐的前驱体溶液中的铂盐的添加量与所述板钛矿二氧化钛的分散液中的二氧化钛的添加量的质量比为0.005-0.008:1。

12、进一步地，在步骤s2中，所述煅烧的时间为3-5h。

13、进一步地，在步骤s2中，由2-5℃/min程序升温至400-450℃煅烧得到所述单原子铂/板钛矿二氧化钛催化剂。

14、此外，本发明还提出一种上述单原子铂/板钛矿二氧化钛催化剂或者上述制备方法制得的单原子铂/板钛矿二氧化钛催化剂在催化燃烧挥发性有机物中的应用。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果包括：本发明提出的单原子铂/板钛矿二氧化钛催化剂，二氧化钛为板钛矿相二氧化钛，铂以单个原子的形式存在于二氧化钛表面，该催化剂在催化燃烧挥发性有机物方面具有优异的抗硫性。

技术特征：

1.一种单原子铂/板钛矿二氧化钛催化剂，其特征在于，二氧化钛为板钛矿相二氧化钛，铂以单个原子的形式存在于二氧化钛表面。

2.根据权利要求1所述的单原子铂/板钛矿二氧化钛催化剂，其特征在于，所述单原子铂的负载量为0.3％-0.4％。

3.根据权利要求1所述的单原子铂/板钛矿二氧化钛催化剂，其特征在于，所述催化剂的形貌为六边形片状。

4.一种权利要求1-3任一项所述的单原子铂/板钛矿二氧化钛催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤s1中，所述铂盐的前驱体溶液由以下步骤制得：将可溶性铂盐与水混合得到所述铂的前驱体溶液；和/或，在步骤s1中，所述板钛矿二氧化钛的分散液通过将板钛矿二氧化钛粉末与水混合得到。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤s1中，所述可溶性铂盐为氯铂酸和四氨合硝酸铂中的一种或者两种。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤s1中，所述铂盐的前驱体溶液中的铂盐的添加量与所述板钛矿二氧化钛的分散液中的二氧化钛的添加量的质量比为0.005-0.008:1。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤s2中，所述煅烧的时间为3-5h。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤s2中，由2-5℃/min程序升温至400-450℃煅烧得到所述单原子铂/板钛矿二氧化钛催化剂。

10.一种权利要求1-3任一项所述的单原子铂/板钛矿二氧化钛催化剂或者权利要求4-9任一项所述的制备方法制得的单原子铂/板钛矿二氧化钛催化剂在催化燃烧挥发性有机物中的应用。

技术总结
本发明公开一种单原子铂/板钛矿二氧化钛催化剂及其制备方法和应用，属于化学材料技术领域。该单原子铂/板钛矿二氧化钛催化剂，二氧化钛为板钛矿相二氧化钛，铂以单个原子的形式存在于二氧化钛表面。本发明还提出一种上述单原子铂/板钛矿二氧化钛催化剂的制备方法，包括：S1、将铂盐的前驱体溶液和板钛矿二氧化钛的分散液混合得到悬浊液；S2、将所述悬浊液离心、干燥得到中间产物，之后将中间产物在惰性气体氛围中，400℃‑450℃下煅烧得到单原子铂/板钛矿二氧化钛催化剂。本发明还提出一种单原子铂/板钛矿二氧化钛催化剂在催化燃烧挥发性有机物中的应用。本发明提出的催化剂在催化燃烧挥发性有机物方面具有优异的抗硫性。

技术研发人员：郭彦炳,陈葳,黎惟镐,朱肖肖,张倩
受保护的技术使用者：华中师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14