專利名稱：一種抗高溫?zé)Y(jié)的硅基納米金催化劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金催化劑的制備方法，尤其是涉及負(fù)載于二氧化硅材料表面的金催化 劑的制備方法，屬于金催化劑制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
金催化劑不僅對一氧化碳低溫氧化具有很高的催化性能，而且在汽車尾氣凈化、 燃料電池原料氣純化、室內(nèi)空氣凈化、二氧化碳激光器氣體純化等很多方面具有廣闊的應(yīng) 用前景。二氧化硅具有比表面積高，熱穩(wěn)定性好，機(jī)械強(qiáng)度高和易于實現(xiàn)工業(yè)化等優(yōu)點，因 此負(fù)載于二氧化硅表面的金催化劑的制備及其相關(guān)研究具有重要的現(xiàn)實意義。負(fù)載于Ti02、Fe2O3^ CeO2, Co3O4等活性載體上的金催化劑對一氧化碳低溫氧化 具有較好的催化性能，而二氧化硅被認(rèn)為是“惰性載體”，其負(fù)載的金催化劑一般沒有一 氧化碳低溫催化氧化活性。目前制備具有低溫一氧化碳催化氧化活性的硅基納米金催化 劑的方法需要昂貴的有機(jī)金絡(luò)合物、或者復(fù)雜的表面改性手段，如以有機(jī)金絡(luò)合物為金 源，通過化學(xué)氣相沉積法制備的Au/Si02催化劑，呈現(xiàn)出一定的低溫CO催化氧化性能；以 Au (en) 2C13 (en,乙二胺)作為金的前驅(qū)物種，以沉積沉淀法可制得具低溫CO催化氧化性能 的Au/Si02催化劑；通過離子交換法將Au顆粒分布于SBA-15孔道內(nèi)可制備出具有一定低 溫CO催化氧化性能納米金催化劑，但其活性并不理想，且在100°C以上Au顆粒開始燒結(jié)，并 導(dǎo)致活性明顯下降。上述金催化劑存在制備成本較高，高溫易燒結(jié)等缺陷，不適用于實際應(yīng) 用以及催化劑的規(guī)?；a(chǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有金催化劑制備技術(shù)存在的不足，提供一種簡便易行、成本低的抗 高溫?zé)Y(jié)的硅基納米金催化劑的制備方法。該方法的優(yōu)勢在于制備過程中避免了使用昂貴 的有機(jī)金絡(luò)合物，而以較廉價的氯金酸代之，并且制備方法簡便易行，大大降低了成本，能 夠制備出具有低溫一氧化碳催化氧化活性且抗高溫?zé)Y(jié)的硅基納米金催化劑。本發(fā)明的抗高溫?zé)Y(jié)的硅基納米金催化劑的制備方法，是以二氧化硅材料為載 體，以氯金酸為金源，以氨水為沉淀劑，以沉積沉淀法制備金催化劑，并進(jìn)行預(yù)處理活化獲 得金催化劑成品，具體包括以下步驟(1)將載體加入濃度為50mg/L 500mg/L的氯金酸溶液中，依據(jù)催化劑的金負(fù)載 量，將每Img載體加入0. Iml Iml的氯金酸溶液中，并攪拌0. 5小時，加入氨水調(diào)節(jié)其pH 值至9-10，制得混合液；(2)所得混合液在常溫下繼續(xù)攪拌0. 5 5小時進(jìn)行陳化；(3)將陳化后的混合液進(jìn)行過濾，并以去離子水反復(fù)洗滌至濾液無氯離子檢出；(4)過濾所得濾餅在60°C 70°C下干燥12小時；(5)干燥后的濾餅進(jìn)行預(yù)處理活化，在氫氣還原氣氛下于300°C 500°C焙燒1 2小時，然后在氧氣氧化氣氛下于300°C 500°C焙燒1 2小時，得到硅基納米金催化劑。
上述硅基納米金催化劑的制備方法中步驟(1)所述二氧化硅是硅膠、含硅介孔分子篩、硅藻土或氣相白炭黑材料中的一種。步驟(5)所述氫氣是氫氣和惰性氣體的混合氣，其中氫氣含量占總體積的１% 50%。步驟(5)所述氧氣是純氧氣或是氧氣和惰性氣體的混合氣或是干燥后的空氣，氧 含量為當(dāng)為氧氣和惰性氣體的混合氣時，氧氣含量占總體積的１% 99%。本發(fā)明以易于實現(xiàn)工業(yè)化的二氧化硅材料為載體，以相對廉價易得的氯金酸為金 源，以簡便易行的沉積沉淀法進(jìn)行制備，制備過程中避免了使用昂貴的有機(jī)金絡(luò)合物，而以 較廉價的氯金酸代之，并且制備方法簡便易行，大大降低了成本，所得硅基納米金催化劑在 低溫一氧化碳催化氧化反應(yīng)中呈現(xiàn)出優(yōu)異的性能和抗高溫?zé)Y(jié)性能。制備的硅基納米金催 化劑在汽車尾氣凈化、燃料電池原料氣純化、室內(nèi)空氣凈化、二氧化碳激光器氣體純化等很 多方面具有廣闊的工業(yè)化應(yīng)用前景。
具體實施例方式實施例1將新制備的400mg六角相介孔硅分子篩SBA-15加入400mL濃度為50mg/L的氯 金酸溶液中，常溫下磁力攪拌0. 5小時，形成混合液。逐滴加入lmol/L氨水調(diào)節(jié)混合液pH 值到10后，繼續(xù)攪拌5小時，然后過濾，洗滌至濾液無氯離子檢出。將過濾所得濾餅固體在 60°C下干燥12小時；所得淡黃色粉末在氫氣還原氣氛下還原1小時，還原溫度為50(TC，所 用氫氣為氫氣體積含量占10%的氬氣和氫氣混合氣。然后于干空氣中焙燒1小時，焙燒溫 度為500°C。即可制備出Au-SBA-15金催化劑。實施例2將1000mg硅膠加入IOOmL濃度為500mg/L的氯金酸溶液中，常溫下磁力攪拌0. 5 小時，形成混合液。逐滴加入lmol/L氨水調(diào)節(jié)混合液pH值到9后，繼續(xù)攪拌4小時，然后 過濾，洗滌至濾液無氯離子檢出。將過濾所得濾餅固體在60°C下干燥12小時；所得淡黃色 粉末研磨在含氫體積量33%的氮?dú)夂蜌錃饣旌蠚夥障逻€原2小時，還原溫度為300°C，然后 于純氧氣氛中焙燒2小時，焙燒溫度為300°C。即可制備出硅膠負(fù)載金催化劑。實施例3將1000mg硅藻土加入200mL濃度為200mg/L的氯金酸溶液中，常溫下磁力攪拌 0. 5小時，形成混合液。逐滴加入lmol/L氨水調(diào)節(jié)混合液pH值到9. 5后，繼續(xù)攪拌0. 5小 時，然后過濾，洗滌至濾液無氯離子檢出。將過濾所得濾餅固體在70°C下干燥12小時；所 得淡黃色粉末在含氫體積量5%的氮?dú)鈿錃饣旌蠚夥障逻€原1. 5小時，還原溫度為450°C， 然后于純氧氣體積量10%的氮氧混合氣氛中焙燒1. 5小時，焙燒溫度為450°C。即可制備 出硅藻土負(fù)載金催化劑。實施例4將1000mg氣相白炭黑加入500mL濃度為100mg/L的氯金酸溶液中，常溫下磁力攪 拌0. 5小時，形成混合液。逐滴加入lmol/L氨水調(diào)節(jié)混合液pH值到9. 5后，繼續(xù)攪拌1小 時，然后過濾，洗滌至濾液無氯離子檢出。將過濾所得濾餅固體在70°C下干燥12小時；所得淡黃色粉末在含氫體積量5%的氮?dú)鈿錃饣旌蠚夥障逻€原1. 5小時，還原溫度為400°C，然后于純氧氣體積量10%的氮氧混合氣氛中焙燒1. 5小時，焙燒溫度為400°C。即可制備 出氣相白炭黑負(fù)載金催化劑。
權(quán)利要求
一種抗高溫?zé)Y(jié)的硅基納米金催化劑的制備方法，是以二氧化硅材料為載體，以氯金酸為金源，以氨水為沉淀劑，以沉積沉淀法制備金催化劑，并進(jìn)行預(yù)處理活化獲得金催化劑成品，其特征是，具體包括以下步驟(1)將載體加入濃度為50mg/L～500mg/L的氯金酸溶液中，依據(jù)催化劑的金負(fù)載量，將每1mg載體加入0.1ml～1ml的氯金酸溶液中，并攪拌0.5小時，加入氨水調(diào)節(jié)其pH值至9-10，制得混合液；(2)所得混合液在常溫下繼續(xù)攪拌0.5小時～5小時進(jìn)行陳化；(3)將陳化后的混合液進(jìn)行過濾，并以去離子水反復(fù)洗滌至濾液無氯離子檢出；(4)過濾所得濾餅在60℃～70℃下干燥12小時；(5)干燥后的濾餅進(jìn)行預(yù)處理活化，在氫氣還原氣氛下于300℃～500℃焙燒1～2小時，然后在氧氣氧化氣氛下于300℃～500℃焙燒1～2小時，得到硅基納米金催化劑。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種抗高溫?zé)Y(jié)的硅基納米金催化劑的制備方法，具體包括以下步驟(1)將載體依據(jù)催化劑的金負(fù)載量加入濃度氯金酸溶液中，調(diào)節(jié)其pH值至9～10；(2)所得混合液在常溫下攪拌陳化；(3)將陳化后的混合液進(jìn)行過濾，并以去離子水反復(fù)洗滌至濾液無氯離子檢出；(4)過濾所得濾餅干燥；(5)干燥后的濾餅進(jìn)行預(yù)處理活化，分別在氫氣和氧氣還原氣氛下焙燒，即得到硅基納米金催化劑。本發(fā)明以易于實現(xiàn)工業(yè)化的二氧化硅材料為載體，以相對廉價易得的氯金酸為金源，以簡便易行的沉積沉淀法進(jìn)行制備，并且制備方法簡便易行，大大降低了成本，所得硅基納米金催化劑呈現(xiàn)出優(yōu)異的性能和抗高溫?zé)Y(jié)性能。
文檔編號B01J29/035GK101797514SQ201010134708
公開日2010年8月11日 申請日期2010年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月30日
發(fā)明者張慎平, 張明博, 蘇繼新, 董菲菲 申請人:山東大學(xué)