一种钯碳催化剂及其制备方法

本发明属于纳米材料制备，涉及一种钯碳催化剂及其制备方法。

背景技术：

1、钯催化剂在各种工业催化反应和新能源应用中具有至关重要的作用。一般来说，为了提高钯金属的利用率从而提高催化性能，需要使用碳基材料、金属氧化物等载体。其中，碳载体因其表面积大、导电性好、成本低而具有优势。因此，钯碳催化剂在石油化工、医药工业、催化加氢和其他精细化工领域具有巨大的市场需求和广阔的应用前景。

2、目前钯碳催化剂主要的制备方法为浸渍法，包括载体预处理、活性金属浸渍、还原等步骤。制备过程中的浸渍方法、干燥温度和还原方法决定了活性金属含量和颗粒大小，这两者是影响催化剂活性的主要因素。然而，浸渍法对活性炭结构、活性炭预处理方法、浸渍ph值、还原温度等需要精确把控，以产生更好的催化效益，这增加了工艺复杂性和时间成本，极大的限制了产品制备。因此，开发一种工艺简单、节省时间的钯碳催化剂制备方法具有重要意义。

技术实现思路

1、为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，研究出一种钯碳催化剂及其制备方法，将钯源和活性炭置于溶剂中，依次经离心、干燥和等离子体射流制得所述钯碳催化剂。制得的钯碳催化剂中，金属钯均匀负载于活性炭表面，提高了催化效率，所述钯碳催化剂具有加氢还原性高、选择性好、性能稳定和易于回收的优势，在石油化工、医药工业、催化加氢和精细化工领域具有巨大的市场需求和广阔的应用前景，从而完成了本发明。

2、具体来说，本发明的目的在于提供以下方面：

3、一方面，提供一种钯碳催化剂，粒径介于2～4nm纳米的金属钯负载于活性炭表面；基于钯碳催化剂的质量，金属钯负载量为3～20wt％。

4、其中，所述钯碳催化剂的比表面积为205～210cm2·g-1。

5、另一方面，提供一种钯碳催化剂的制备方法，所述制备方法包括：

6、步骤1，将钯源和活性炭置于溶剂中，得到混合液；

7、步骤2，将混合液经离心和干燥处理，得到前驱体粉末；

8、步骤3，将所述前驱体粉末进行等离子体射流处理，制得所述钯碳催化剂。

9、其中，在步骤1中，所述钯源为可溶性钯盐。

10、其中，在步骤1中，所述溶剂为水、乙醇、甲醇、异丙醇中的任意一种或几种。

11、其中，在步骤1中，所述活性炭、钯盐中的钯离子和溶剂之间的质量比为0.1∶(0.001～0.01)∶30。

12、其中，在步骤2中，所述离心转速为7000～10000转/分钟。

13、其中，在步骤2中，所述离心时间为2～10分钟。

14、其中，在步骤3中，等离子体射流处理时，采用的电流为30～70a，优选为40～60a。

15、其中，在步骤3中，等离子体射流处理的时间为0.1～60s，优选为0.5～60s本发明所具有的有益效果包括：

16、(1)本发明提供的钯碳催化剂具有选择性好、性能稳定、易于回收的优势，在石油化工、医药工业、催化加氢和精细化工领域具有巨大的市场需求和广阔的应用前景；

17、(2)本发明提供的钯碳催化剂，粒径介于2～4nm纳米的金属钯均匀负载于活性炭表面，提高了催化效率；

18、(3)本发明提供的钯碳催化剂的制备方法，利用等离子体射流技术方法，将金属钯在极短暂的时间内成核生成超细的纳米颗粒，等离子体射流的快冷阻止金属钯的过度生长和团聚；

19、(4)本发明提供的钯碳催化剂的制备方法，等离子体射流持续时间短，极大地缩短了钯碳催化剂制备的时间成本，且工艺简单，易于实现工业化生产。

技术特征：

1.一种钯碳催化剂，其特征在于，粒径介于2～4nm纳米的金属钯负载于活性炭表面；基于钯碳催化剂的质量，金属钯负载量为3～20wt％。

2.根据权利要求1所述的钯碳催化剂，其特征在于，优选的，所述钯碳催化剂的比表面积为205～210cm2·g-1。

3.一种钯碳催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在步骤1中，所述钯源为可溶性钯盐。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在步骤1中，所述溶剂为水、乙醇、甲醇、异丙醇中的任意一种或几种。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在步骤1中，所述活性炭、钯盐中的钯离子和溶剂之间的质量比为0.1∶(0.001～0.01)∶30。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在步骤2中，所述离心转速为7000～10000转/分钟。

8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在步骤2中，所述离心时间为2～10分钟。

9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在步骤3中，等离子体射流处理时，采用的电流为30～70a，优选为40～60a。

10.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在步骤3中，等离子体射流处理的时间为0.1～60s，优选为0.5～60s。

技术总结
本发明公开了一种钯碳催化剂及其制备方法，将钯源和活性炭置于溶剂中，依次经离心、干燥和等离子体射流制得所述钯碳催化剂。制得的钯碳催化剂中，金属钯均匀负载于活性炭表面，提高了催化效率，所述钯碳催化剂具有选择性好、性能稳定和易于回收的优势，在石油化工、医药工业、催化加氢和精细化工领域具有巨大的市场需求和广阔的应用前景。

技术研发人员：孔春才,刘丹,杨志懋
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15