一种以多孔凝胶复合炭化膜为载体的铂系催化剂的制备方法与流程

本发明涉及贵金属催化剂领域，具体涉及一种以多孔凝胶复合炭化膜为载体的铂系催化剂的制备方法。

背景技术：

1、催化和催化剂是石油化工、精细化工的核心技术之一。全世界60％以上的化学品和90％以上的化工过程与催化和催化剂有关可以说没有催化技术就没有现代石油化工和精细化工。在众多催化材料中，贵金属催化剂以其独特的理化性能而备受关注广泛应用于加氢、脱氢、裂解、异构、氧化、环化等催化反应中。贵金属由金(au)银(ag)以及铂族金属中的pt、pd、os、ir、ru、rh共8种元素组成。当纳米量级贵金属颗粒存在于催化剂表面时，相比于等量块状金属具有更高的面容比，因而使催化剂表现出更高的催化活性与选择性。贵金属催化剂还具有稳定性好且易于重复使用的特点。

2、由于金属纳米颗粒表面能较高，容易发生团聚，而且在反应过程中，金属纳米颗粒容易溶解、迁移，导致催化剂的活性降低，减小了贵金属利用率。因此将金属纳米颗粒负载到合适的载体材料上，可以起到支撑活性物质的作用，还可以明显改善催化剂的分散性、稳定性，提升贵金属利用率。

技术实现思路

1、要解决的技术问题：本发明的目的是提供一种以多孔凝胶复合炭化膜为载体的铂系催化剂的制备方法，制备静电纺丝膜，将其碳化后得到钴氮掺杂的炭化膜，并以此为载体通过负载铂纳米颗粒，并与聚吡咯凝胶复合，得到一种高催化效率的催化剂。

2、技术方案：一种以多孔凝胶复合炭化膜为载体的铂系催化剂的制备方法，包括以下步骤：

3、s1.将多孔炭化膜浸泡于h2ptcl4溶液中，得到负载pt的炭化膜；

4、s2.将硝酸银加入至无水乙醇中，搅拌溶解均匀，得到硝酸银溶液；

5、s3.将吡咯溶于无水乙醇，得到吡咯溶液；

6、s4.将氯化铁溶于无水乙醇，得到氯化铁溶液；

7、s5.将硝酸银溶液和吡咯溶液同时浇注至负载pt的炭化膜上，超声均匀，形成凝胶；

8、s6.将步骤s4制备的氯化铁溶液加入至步骤s5制备的凝胶中，静置氧化后，加入至水合肼溶液中反应，得到以多孔凝胶复合炭化膜为载体的铂系催化剂。

9、优选的，所述步骤s1中多孔炭化膜的制备方法为：

10、s11.将聚丙烯腈溶解于n，n-二甲基甲酰胺中，搅拌至完全溶解，得到纺丝液，将纺丝液进行静电纺丝，得到静电纺丝膜；

11、s12.将氯化钴加入至tris盐酸缓冲溶液中溶解，然后将盐酸多巴胺加入到缓冲溶液中搅拌溶解，得到混合溶液；

12、s13.将静电纺丝膜浸渍于步骤s12制备的溶液中，得到表面聚合聚多巴胺和钴的静电纺丝膜；s14.将步骤s13制备的静电纺丝膜洗涤烘干后，将完全干燥的膜放人真空管式炉中煅烧，得到多孔炭化膜。

13、优选的，所述步骤s11中纺丝液的浓度为8-10wt％，静电纺丝膜的孔隙率为88-93％。

14、优选的，所述步骤s12中混合溶液中氯化钴的浓度为0.01-0.03wt％，盐酸多巴胺的浓度为0.2-0.4wt％。

15、优选的，所述步骤s13中浸渍时间为60-100min。

16、优选的，所述步骤s14中的煅烧参数为：在空气中以5-6℃/min从室温加热至250-300℃，保温3-4h；然后在氮气中以5-7℃/min加热到780-820℃，保温60-90min。

17、优选的，所述步骤s1中h2ptcl4溶液浓度为0.005-0.015g/ml。

18、优选的，所述硝酸银溶液的浓度为1.2-1.5mg/ml，吡咯溶液的浓度为90-110mg/ml，氯化铁溶液的浓度为500-1000mg/ml。

19、优选的，所述步骤s5中硝酸银溶液和吡咯溶液混合的体积比为1:1，负载pt的炭化膜在凝胶中的占比为60-75vt％。

20、有益效果：本发明制备方法得到催化剂具有以下优点：

21、1.本发明中采用静电纺丝膜和凝胶多孔，以此为载体制备了超高负载比的pt催化剂，先制备静电纺丝膜，在静电纺丝膜的表面负载含钴的聚多巴胺，炭化后形成氮、钴等原子掺杂的碳材料，改变碳材料的电子结构，影响其化学反应性、电导率，同时又能很好的保持材料的内在物理/化学性质，另外，掺入杂原子还有利于锚定活性金属纳米颗粒，减小其颗粒尺寸，从而提高催化活性；

22、2.本发明中将炭化膜加入至凝胶材料中将凝胶氧化后形成的聚吡咯凝胶，有较大的比表面积和大的介孔，且介孔连接成孔道结构，有助于反应物与产物的快速运输。氮元素的掺杂也利于铂纳米颗粒的高度分散，从而提高催化剂的活性位点，增强其甲醇氧化能力pt纳米颗粒，同时炭化膜包含在凝胶中，其表面形成了具有多孔结构的连接的pt纳米颗粒网络，该网络具有大量pt界面，有效提高了催化能力。

技术特征：

1.一种以多孔凝胶复合炭化膜为载体的铂系催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的以多孔凝胶复合炭化膜为载体的铂系催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中多孔炭化膜的制备方法为：

3.根据权利要求2所述的以多孔凝胶复合炭化膜为载体的铂系催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤s11中纺丝液的浓度为8-10wt％，静电纺丝膜的孔隙率为88-93％。

4.根据权利要求2所述的以多孔凝胶复合炭化膜为载体的铂系催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤s12中混合溶液中氯化钴的浓度为0.01-0.03wt％，盐酸多巴胺的浓度为0.2-0.4wt％。

5.根据权利要求2所述的以多孔凝胶复合炭化膜为载体的铂系催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤s13中浸渍时间为60-100min。

6.根据权利要求2所述的以多孔凝胶复合炭化膜为载体的铂系催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤s14中的煅烧参数为：在空气中以5-6℃/min从室温加热至250-300℃，保温3-4h；然后在氮气中以5-7℃/min加热到780-820℃，保温60-90min。

7.根据权利要求1所述的以多孔凝胶复合炭化膜为载体的铂系催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤s1中h2ptcl4溶液浓度为0.005-0.015g/ml。

8.根据权利要求1所述的以多孔凝胶复合炭化膜为载体的铂系催化剂的制备方法，其特征在于：所述硝酸银溶液的浓度为1.2-1.5mg/ml，吡咯溶液的浓度为90-110mg/ml，氯化铁溶液的浓度为500-1000mg/ml。

9.根据权利要求1所述的以多孔凝胶复合炭化膜为载体的铂系催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤s5中硝酸银溶液和吡咯溶液混合的体积比为1:1，负载pt的炭化膜在凝胶中的占比为60-75vt％。

技术总结
本发明提供了一种以多孔凝胶复合炭化膜为载体的铂系催化剂的制备方法，包括以下步骤：S1.将多孔炭化膜浸泡于H2PtCl4溶液中，得到负载Pt的炭化膜；S2.将硝酸银加入至无水乙醇中，搅拌溶解均匀，得到硝酸银溶液；S3.将吡咯溶于无水乙醇，得到吡咯溶液；S4.将氯化铁溶于无水乙醇，得到氯化铁溶液；S5.将硝酸银溶液和吡咯溶液同时浇注至负载Pt的炭化膜上，超声均匀，形成凝胶；S6.将步骤S4制备的氯化铁溶液加入至步骤S5制备的凝胶中，静置氧化后，加入至水合肼溶液中反应，得到以多孔凝胶复合炭化膜为载体的铂系催化剂。本发明制备得到的催化剂的催化效率高。

技术研发人员：杨定宁
受保护的技术使用者：苏州彼定新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10