【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種具有限域效應(yīng)的金屬氧化物納米管催化劑制備方法及其應(yīng)用，屬于催化劑制備。
技術(shù)介紹
1、限域效應(yīng)是最早在催化和表面科學(xué)領(lǐng)域提出的概念，目前在催化劑制備
有著廣泛的應(yīng)用。在催化劑制備過程中，限域效應(yīng)可以影響活性中心的數(shù)量及其分布，還可以為晶體的成核和生長提供化學(xué)微環(huán)境，以獲得獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)。因此，限域效應(yīng)已被廣泛應(yīng)用于合成儲氫、傳感、催化、藥物釋放和分離等領(lǐng)域的材料。
2、限域效應(yīng)主要包括界面限域和孔道限域，碳納米管、核殼結(jié)構(gòu)催化劑以及金屬氧化物納米管內(nèi)部負(fù)載活性中心都有利于催化劑的抗燒結(jié)性和反應(yīng)穩(wěn)定性。碳納米管和核殼結(jié)構(gòu)催化劑已經(jīng)得到廣泛研究，而具有中空結(jié)構(gòu)的金屬氧化物納米管的限域效應(yīng)還有待研究。因此，探究金屬氧化物納米管的限域效應(yīng)具有重要的意義。
3、催化體系中，貴金屬作為活性中心的催化劑具有活性高、穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，如果能夠設(shè)法提高催化劑的活性、降低貴金屬的負(fù)載量，將會大大降低催化劑的成本，提高貴金屬催化劑的應(yīng)用前景。將貴金屬與具有限域效應(yīng)的金屬氧化物納米管結(jié)合，利用特定的制備方法使貴金屬分別負(fù)載到金屬氧化物納米管的管內(nèi)和管外，金屬氧化物納米管的內(nèi)徑限制了管內(nèi)活性金屬的生長，可以最大限度提高其分散度，在反應(yīng)過程中也會阻礙活性中心顆粒的聚集，提高催化劑的性能和抗燒結(jié)能力。應(yīng)用于co2加氫制甲醇，利用金屬氧化物納米管具有的限域效應(yīng)，使得催化劑管內(nèi)負(fù)載貴金屬的性能優(yōu)于催化劑管外負(fù)載貴金屬的性能，從而實(shí)現(xiàn)性能的優(yōu)化。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、
2、本專利技術(shù)的另一目的在于提供上述具有限域效應(yīng)的金屬氧化物納米管催化劑在二氧化碳加氫制甲醇中的應(yīng)用。
3、本專利技術(shù)提供了一種具有限域效應(yīng)的金屬氧化物納米管催化劑制備及其應(yīng)用，其特征在于，具有中空的管狀結(jié)構(gòu)，納米管的外直徑為20～300nm；納米管的壁厚為10～150nm，納米管的長度為30～500nm，由活性組分和載體組成，其中活性組分為貴金屬，載體為金屬氧化物納米管；活性組分在載體上的位置為在管內(nèi)或者在管外，金屬氧化物納米管對負(fù)載的活性組分具有限域效應(yīng)，活性組分含量占催化劑總質(zhì)量的0.1％～10％，載體占催化劑總質(zhì)量的90％～99.9％；應(yīng)用于co2加氫制甲醇，通過改變活性組分在載體上的位置，利用金屬氧化物納米管具有的限域效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)性能的優(yōu)化，管內(nèi)負(fù)載貴金屬的催化劑性能優(yōu)于管外負(fù)載貴金屬的催化劑；所述金屬氧化物納米管為ceo2納米管、tio2納米管、fe2o3納米管、mno2納米管、al2o3納米管中的一種，貴金屬為pd、ir、rh、ru中的一種；
4、該方法包括以下步驟：
5、(1)金屬氧化物納米管的制備；將含金屬前驅(qū)體、配體和去離子水按質(zhì)量比(1～50)：(1～100)：(40～200)混合，120～220℃下進(jìn)行水熱反應(yīng)10～48h，結(jié)束后，固液分離，收集固體，洗滌干燥，在300～750℃下焙燒2～6h，得到金屬氧化物納米管；
6、(2)浸漬法用貴金屬前驅(qū)體將貴金屬負(fù)載在金屬氧化物納米管的管內(nèi)和管外：采用真空輔助攪拌將貴金屬前驅(qū)體負(fù)載在納米管內(nèi)，普通攪拌浸漬法將貴金屬前驅(qū)體負(fù)載在納米管外，之后干燥，300～700℃焙燒2～6h。
7、在本專利技術(shù)的一種實(shí)施方式中，步驟(1)中，金屬前驅(qū)體為ce(oh)co3、二氧化鈦p25、fecl3、kmno4、al(no3)3·9h2o中的一種，配體溶液為naoh、nh4h2po4、hcl、十六烷基三甲基溴化銨、尿素中的一種或多種。
8、在本專利技術(shù)的一種實(shí)施方式中，步驟(2)中，貴金屬前驅(qū)體為貴金屬ir、rh、pd、ru的鹽或者酸；具體可選自如下任意一種或多種：h2pdcl4、h2ircl6、k3rhcl6、(nh4)rucl6、na2ircl6，貴金屬占催化劑總質(zhì)量的0.1％～10％，金屬氧化物納米管占催化劑總質(zhì)量的90％～99.9％。
9、本專利技術(shù)還提供了上述任一項(xiàng)所述的具有限域效應(yīng)的金屬氧化物納米管狀催化劑在催化二氧化碳加氫制甲醇中的應(yīng)用。
10、在本專利技術(shù)的一種實(shí)施方式中，催化劑無需還原，直接在原料氣中升溫，開始反應(yīng)。
11、在本專利技術(shù)的一種實(shí)施方式中，催化二氧化碳加氫制甲醇的反應(yīng)條件為：co2/h2＝1:1～5，具體可選1:3；空速為3～20l/gcat/h，具體可選3l/gcat/h；反應(yīng)溫度為100～500℃，具體可選240℃；反應(yīng)壓力為0～5mpa，具體可選3mpa。
12、相比于現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，本專利技術(shù)具有以下有益效果：
13、本專利技術(shù)通過簡單的水熱法可控制備具有限域效應(yīng)的金屬氧化物納米管，再通過浸漬法將貴金屬負(fù)載到納米管的管內(nèi)和管外，此制備方法簡單易行，將貴金屬與具有限域效應(yīng)的金屬氧化物納米管結(jié)合，利用特定的制備方法使貴金屬分別負(fù)載到金屬氧化物納米管的管內(nèi)和管外，金屬氧化物納米管的內(nèi)徑限制了管內(nèi)活性金屬的生長，可以最大限度提高其分散度。在反應(yīng)過程中也會阻礙活性中心顆粒的聚集，提高催化劑的性能和抗燒結(jié)能力。應(yīng)用于co2加氫制甲醇，由于金屬氧化物納米管具有限域效應(yīng)，使得催化劑管內(nèi)負(fù)載貴金屬的性能優(yōu)于催化劑管外負(fù)載貴金屬的性能，從而實(shí)現(xiàn)性能的優(yōu)化。
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1.一種具有限域效應(yīng)的金屬氧化物納米管狀催化劑的制備方法，其特征在于，催化劑具有中空的納米管狀結(jié)構(gòu)，納米管的外直徑為20～300nm，納米管的壁厚為10～150nm，納米管的長度為30～500nm，由活性組分和載體組成，其中活性組分為貴金屬，載體為金屬氧化物納米管；活性組分在載體上的位置為在管內(nèi)或者在管外，活性組分含量占催化劑總質(zhì)量的0.1％～10％，載體占催化劑總質(zhì)量的90％～99.9％；所述納米管為CeO2納米管、TiO2納米管、Fe2O3納米管、MnO2納米管、Al2O3納米管中的一種，貴金屬為Pd、Ir、Rh、Ru中的一種；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：貴金屬前驅(qū)體選自如下任意一種或多種：H2PdCl4、H2IrCl6、K3RhCl6、(NH4)RuCl6、Na2IrCl6。
3.應(yīng)用如權(quán)利要求1所述的方法所制備的催化劑。
4.應(yīng)用如權(quán)利要求1所述的方法所制備的催化劑在催化二氧化碳加氫制甲醇中的應(yīng)用。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用，其特征在于，催化二氧化碳加氫制甲醇的反應(yīng)條件為：體積比CO2/H2＝1:1～5，
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種具有限域效應(yīng)的金屬氧化物納米管狀催化劑的制備方法，其特征在于，催化劑具有中空的納米管狀結(jié)構(gòu)，納米管的外直徑為20～300nm，納米管的壁厚為10～150nm，納米管的長度為30～500nm，由活性組分和載體組成，其中活性組分為貴金屬，載體為金屬氧化物納米管；活性組分在載體上的位置為在管內(nèi)或者在管外，活性組分含量占催化劑總質(zhì)量的0.1％～10％，載體占催化劑總質(zhì)量的90％～99.9％；所述納米管為ceo2納米管、tio2納米管、fe2o3納米管、mno2納米管、al2o3納米管中的一種，貴金屬為pd、ir、rh、ru中的一種；<...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王寧，劉桂君，陳標(biāo)華，劉寧，代成娜，徐瑞年，于剛強(qiáng)，
申請(專利權(quán))人：北京工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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