具有经硫酸处理并分散有Pt-Pd的聚合物电解质多层体的催化剂的制备方法
【专利说明】具有经硫酸处理并分散有Pt-Pd的聚合物电解质多层体的 催化剂的制备方法
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2013年11月26日提交的，题为"具有经硫酸处理并沉积有Pt-Pd 的聚合物电解质多层体的催化剂的制备方法"的韩国专利申请第10-2013-0144273号的权 益，将其以全文引用至本申请的方式并入本文。
技术领域
[0003] 本公开涉及一种具有聚合物电解质多层体（polymer electrolyte multilayers) 的催化剂的制备方法，所述聚合物电解质多层体含有分散的（嵌入的或附着的）Pt-Pd颗粒 作为金属组分，所述催化剂适用于生产过氧化氢。更具体地，本公开涉及一种用于生产过氧 化氢的催化剂的制备方法，该催化剂具有装载有Pt-Pd的聚合物电解质多层体，其中在阴 离子树脂支持体上形成聚合物电解质多层体，用硫酸进行处理，然后加载Pt-Pd颗粒，从而 长期保持高活性，本公开还涉及一种使用以上方法制备的催化剂从氢气和氧气直接生产过 氧化氢的方法。
【背景技术】
[0004] 过氧化氢为弱酸性，并且是一种能与水混溶的无色液体，因此作为氧化剂、漂白剂 等被广泛地应用。通常用于生产过氧化氢的是蒽醌工艺，目前已知通过其生产了过氧化氢 总供应量的95%或更多。如下所示，通过蒽醌氢化和氧化循环反应来进行蒽醌工艺。
[0005] -氢化（氢气与蒽醌（Q)之间的反应，生成蒽氢醌（H2Q))
[0006]
【主权项】
1. 一种制备具有聚合物电解质多层体的催化剂的方法，其包括： a) 在阴离子支持体上循序形成阳离子聚合物电解质层和阴离子聚合物电解质层，从而 形成聚合物电解质多层体； b) 用硫酸处理步骤a)所述的聚合物电解质多层体；以及 c) 将Pt前体和Pd前体装载入或嵌入在步骤b)中经硫酸处理的所述聚合物电解质多 层体中，并由还原剂还原所述Pt前体和所述Pd前体，以形成分散于所述聚合物电解质多层 体中的Pt-Pd金属颗粒， 其中在被还原的Pt-Pd金属颗粒中，Pt/Pd原子比为0. 02至0. 15。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述阴离子支持体具有磺酸官能团。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中步骤a)重复两次或更多次。
4. 根据权利要求1所述的方法，其中步骤a)是通过使阳离子聚合物电解质溶液和阴离 子聚合物电解质溶液与所述阴离子支持体循序地接触来进行的。
5. 根据权利要求1所述的方法，其中所述阳离子聚合物电解质为聚（烯丙基胺）盐酸 盐、聚二烯丙基二甲基铵、聚（乙烯亚胺）、聚（丙烯酰胺-共-二烯丙基二甲基铵）、或其 组合。
6. 根据权利要求1所述的方法，其中所述阴离子聚合物电解质为聚（4-苯乙烯磺酸）、 聚（4-苯乙烯磺酸盐）、聚（丙烯酸）、聚（丙烯酰胺）、聚（乙烯基膦酸）、聚（2-丙烯酰 胺-2-甲基-1-丙磺酸）、聚（茴香醚磺酸）、聚（乙烯磺酸）、聚（乙烯磺酸盐）或其组合。
7. 根据权利要求4所述的方法，其中用于所述阳离子聚合物电解质溶液和所述阴 离子聚合物电解质溶液的溶剂为水、正己烷、乙醇、三乙胺、四氢呋喃（THF)、二甲基亚砜 (DMSO)、乙酸乙酯、异丙醇、丙酮、乙腈、苯、丁醇、氯仿、二乙醚、或其混合物。
8. 根据权利要求1所述的方法，其中步骤b)中使用的所述硫酸为具有0. 05至8M的浓 度的硫酸水溶液。
9. 根据权利要求8所述的方法，其中步骤b)是通过在20至120°C下使所述硫酸水溶 液与所述聚合物电解质多层体持续接触5至600min的方式来进行的。
10. 根据权利要求1所述的方法，其中步骤c)包括使含有所述Pt前体和所述Pd前体 的溶液与具有所述聚合物电解质多层体的所述支持体产生接触， 其中在所述溶液中所述Pt前体和所述Pd前体具有0. 05至IOM的浓度。
11. 根据权利要求10所述的方法，其中含有所述Pt前体和所述Pd前体的所述溶液具 有1至6的pH。
12. 根据权利要求1所述的方法，其中在所述催化剂中所述被还原的Pt-Pd金属颗粒的 量为 0· 0 Iwt % 至 5wt %。
13. 根据权利要求1所述的方法，其中在所述被还原的Pt-Pd金属颗粒中，Pt/Pd原子 比为0.05至0. 1。
14. 根据权利要求1所述的方法，其中所述被还原的Pt-Pd金属颗粒具有1至IOOnm的 尺寸。
15. -种生产过氧化氢的方法，其包括： 使用通过权利要求1至14任一项所述方法制备的具有聚合物电解质多层体的催化剂 来使氢气和氧气进行反应。
16. 根据权利要求15所述的方法，其中使用含有IOOppm或更少的卤素添加剂且没有酸 促进剂的溶剂，在液相反应中进行所述反应。
17. 根据权利要求15所述的方法，其中在20至60°C的反应温度以及35至70巴的反 应压力下进行所述反应。
【专利摘要】本文公开了一种具有分散于聚合物电解质多层体中的Pt-Pd的催化剂的制备方法，所述催化剂适用于生产过氧化氢，其中通过在阴离子树脂支持体上形成聚合物电解质多层体并进行硫酸处理和加载(嵌入或附着)Pt-Pd颗粒制备而成的所述催化剂的使用，可得到持续长期时间的高的氢气转化率、氢气选择性和过氧化氢收率。
【IPC分类】B01J31-08, B01J31-10, C01B15-029, B01J31-28
【公开号】CN104667975
【申请号】CN201410696873
【发明人】洪锡俊, 权容卓, 李和庭, 金泰禛, 秋大贤
【申请人】Sk新技术株式会社, Sk综合化学株式会社
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2014年11月26日
【公告号】EP2875861A2, US20150147267