CN110694619B - 负载铂和钌双金属的氧化锆纳米管复合材料及其制备方法与在低温热催化处理甲苯中的应用 - Google Patents
负载铂和钌双金属的氧化锆纳米管复合材料及其制备方法与在低温热催化处理甲苯中的应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110694619B CN110694619B CN201910996313.XA CN201910996313A CN110694619B CN 110694619 B CN110694619 B CN 110694619B CN 201910996313 A CN201910996313 A CN 201910996313A CN 110694619 B CN110694619 B CN 110694619B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- platinum
- ruthenium
- composite material
- toluene
- nanotube composite
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 141
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 85
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 title claims abstract description 62
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 41
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 41
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 41
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 33
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 33
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 title description 21
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 70
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 45
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims abstract description 15
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 9
- YBCAZPLXEGKKFM-UHFFFAOYSA-K ruthenium(iii) chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Cl-].[Ru+3] YBCAZPLXEGKKFM-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 8
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 238000002207 thermal evaporation Methods 0.000 claims abstract description 3
- 150000003057 platinum Chemical class 0.000 claims description 12
- 150000003303 ruthenium Chemical class 0.000 claims description 12
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical group [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 150000003754 zirconium Chemical class 0.000 claims description 8
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 3
- CMOAHYOGLLEOGO-UHFFFAOYSA-N oxozirconium;dihydrochloride Chemical group Cl.Cl.[Zr]=O CMOAHYOGLLEOGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 7
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 abstract description 6
- CFQCIHVMOFOCGH-UHFFFAOYSA-N platinum ruthenium Chemical compound [Ru].[Pt] CFQCIHVMOFOCGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- VZJJZMXEQNFTLL-UHFFFAOYSA-N chloro hypochlorite;zirconium;octahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.O.[Zr].ClOCl VZJJZMXEQNFTLL-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 abstract 2
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 abstract 1
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 10
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 9
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 8
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 6
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 6
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 description 4
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 2
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 description 2
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 2
- 241000208125 Nicotiana Species 0.000 description 1
- 235000002637 Nicotiana tabacum Nutrition 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 description 1
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- UBEWDCMIDFGDOO-UHFFFAOYSA-N cobalt(II,III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Co+2].[Co+3].[Co+3] UBEWDCMIDFGDOO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000002290 gas chromatography-mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000004627 transmission electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 229920000428 triblock copolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000007306 turnover Effects 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
- B01J23/46—Ruthenium, rhodium, osmium or iridium
- B01J23/462—Ruthenium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/86—Catalytic processes
- B01D53/864—Removing carbon monoxide or hydrocarbons
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J35/61—Surface area
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
- B01D2257/702—Hydrocarbons
- B01D2257/7027—Aromatic hydrocarbons
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种负载铂和钌双金属的氧化锆纳米管复合材料及其制备方法与在甲苯热催化处理中的应用;以SBA‑15‑OH分子筛作为模板,以八水合氧氯化锆作为金属前驱体,通过陈化、煅烧、刻蚀制备得到氧化锆纳米管材料;取定量制得的氧化锆作为载体,加入一定量氯铂酸、三氯化钌等金属前驱体,通过超声搅拌,搅拌溶剂热蒸发以及氢气还原煅烧得到负载一定比例铂钌双金属的氧化锆纳米管复合材料。本发明通过一系列步骤合成的负载铂和钌双金属纳米粒子的氧化锆纳米管复合材料对甲苯气体有着很好的热催化效果,并且能够实现在较低温度下对低浓度甲苯的完全催化,对解决空气环境中甲苯污染气体有着很大研究意义及一定的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及纳米复合材料技术领域,具体涉及一种负载铂和钌双金属纳米粒子的氧化锆纳米管复合材料及其制备方法与在低温热催化处理甲苯中的应用。
背景技术
随着近年来技术及工业化的快速发展,苯、甲苯、甲醛等有毒挥发性有机物气体的排放严重超标,且其室内来源广泛,严重危害了人类的身体健康。甲苯是室内常见挥发性有机物之一,甲苯气体的排放主要来自建筑材料、室内装饰材料和生活及办公用品;家用燃料和烟叶的不完全燃烧,人体***物;室外的工业废气、汽车尾气、光化学烟雾等,对人体的危害十分严重。因此处理甲苯气体的污染十分重要,而利用金属纳米粒子低温催化氧化处理甲苯是一种有发展前途气体处理方法,然而在实际应用中,这些纳米粒子作为催化剂需要一个很好的载体。在相关文献报道中,其常用的载体主要是Co3O4、CeO2等,具有较大比表面积的载体对于纳米粒子的均匀分布及其大小控制很关键,为了提升催化效果及经济性,双金属负载是很好的选择。氧化锆材料是一类载体材料;但现有技术将金属纳米粒子均一负载其表面的制备方法都相对复杂,还有如何实现催化剂在低温下催化,这些都亟待解决。因此,针对现状,很有必要研发一种有效的方法和负载型催化剂。
发明内容
本发明的目的是提供一种负载铂和钌双金属纳米粒子的氧化锆纳米管复合材料及其制备方法,采用原位还原的方法,将铂和钌双金属纳米粒子负载到氧化锆纳米管的孔道中,以实现低温高效处理甲苯气体的目的。
为了达到上述目的,本发明采用如下具体技术方案:
一种负载铂和钌双金属纳米粒子的氧化锆纳米管复合材料,其制备方法包括以下步骤:
(1)将锆盐加入SBA-15-OH酸溶液中,经过陈化、煅烧、碱液刻蚀,得到氧化锆纳米管;
(2)将氧化锆纳米管浸泡在含有铂盐、钌盐的溶液中,搅拌后去除溶剂,再经过还原处理得到负载铂和钌双金属纳米粒子的氧化锆纳米管复合材料。
一种低温热催化处理甲苯的方法,包括以下步骤:
(1)将锆盐加入SBA-15-OH酸溶液中,经过陈化、煅烧、碱液刻蚀,得到氧化锆纳米管;
(2)将氧化锆纳米管浸泡在含有铂盐、钌盐的溶液中,搅拌后去除溶剂,再经过还原处理得到负载铂和钌双金属纳米粒子的氧化锆纳米管复合材料;
(3)将负载铂和钌双金属纳米粒子的氧化锆纳米管复合材料置入含有甲苯的环境中,低温加热,完成甲苯的处理。
本发明中,锆盐为氧氯化锆,铂盐为氯铂酸,钌盐为三氯化钌;SBA-15-OH酸溶液中,酸为盐酸;碱液为氢氧化钠溶液;含有铂盐、钌盐的溶液中,溶剂为水。
本发明中,陈化的温度为50℃~90℃,时间为20~80小时,优选的,陈化为于50℃陈化24小时再于90℃陈化48小时;煅烧的温度为400℃~500℃、时间为3~6小时,优选的,煅烧在空气中进行,煅烧时升温速率为1℃/min,温度为450℃,时间为5h;碱液刻蚀的温度为65~75℃,时间为10~15小时,优选的,碱液刻蚀的温度为70℃,时间为12小时。
本发明中,搅拌为超声处理,采用搅拌溶剂热蒸发的方法去除溶剂,还原处理在氢气中进行;优选的,超声处理的时间为1.8~2.3小时,优选2小时,去除溶剂时的温度为80℃;还原处理时的温度为380~420℃,时间为4.5~5.5h,优选的,还原处理时的温度为400℃,时间为5h,升温速率为1℃/min。
本发明中,步骤(1)中,SBA-15-OH、锆盐、酸的用量比为0.5g:(0.4~0.5g):(2.5~3.5ml),优选的,SBA-15-OH、锆盐、酸的用量比为0.5g:0.4695g:3ml。
本发明中,步骤(2)中,铂盐、钌盐的摩尔量之和为氧化锆纳米管摩尔量的1%;铂盐、钌盐的摩尔量比为(1~9):1,优选7:3。
本发明首先采用SBA-15-OH作为模板的方法制备氧化锆纳米管,具有较大的比表面积、均一的孔径大小、可控的结构,且重复性好,可以作为一个良好地载体负载铂和钌双金属纳米粒子,而较大的比表面积可以促进催化性能,是一种良好的载体材料。还原处理在氢气中进行,煅烧时采用简单的原位还原方法直接将铂钌双金属纳米粒子负载到氧化锆纳米管中,形成的双金属铂钌纳米粒子很小,并且均一的负载到载体孔道中,有利于低温催化氧化甲苯。
本发明在还原煅烧处理后,将定量负载铂钌双金属纳米粒子的氧化锆纳米管复合材料放入具有一定浓度甲苯环境中去,利用固定床反应器对其进行加热催化,利用GC-MS测试找到完全催化氧化甲苯的温度,实现低温催化氧化甲苯。
本发明进一步公开了上述负载铂和钌双金属纳米粒子的氧化锆纳米管复合材料在低温催化氧化甲苯中的应用。
本发明公开的低温热催化处理甲苯的方法中,将上述负载铂和钌双金属纳米粒子的氧化锆纳米管复合材料置入含有甲苯的环境中,利用固定床反应器完成甲苯的处理,优选的,低温加热催化氧化甲苯气体的温度为140~160 ℃。
本发明的优点:
1、本发明公开的负载铂和钌双金属纳米粒子的氧化锆纳米管复合材料具有较大的比表面积、均一的孔径大小、可控的结构;铂和钌双金属纳米粒子均一地负载在氧化锆纳米管道中,较大的比表面积可以促进催化性能,是一种良好的负载型催化剂材料。
2、本发明公开的负载铂和钌双金属纳米粒子的氧化锆纳米管复合材料的制备方法中,铂和钌双金属纳米粒子极小,并且均一的负载到载体孔道中,且双金属的催化性能更加优异,可以实现在较低温度下的催化氧化甲苯,且具有更好的经济实用性。
附图说明
图1 为SBA-15-OH的透射电镜图(TEM);
图2 为SBA-15-OH的扫描电镜图(SEM);
图3 为氧化锆纳米管的透射电镜图(TEM);
图4 为氧化锆纳米管的扫描电镜图(SEM);
图5 为Pt0.7Ru0.3/ZrO2复合材料的透射电镜图(TEM);
图6 为Pt0.7Ru0.3/ZrO2复合材料的扫描电镜图(SEM);
图7 为负载铂和钌双金属纳米粒子的氧化锆纳米管复合材料对甲苯气体的热催化效果曲线图。
具体实施方式
本发明一种负载铂和钌双金属纳米粒子的氧化锆纳米管复合材料的制备方法如下:
(1)将锆盐加入SBA-15-OH酸溶液中,经过陈化、煅烧、碱液刻蚀,得到氧化锆纳米管;
(2)将氧化锆纳米管浸泡在含有铂盐、钌盐的溶液中,搅拌后去除溶剂,再经过还原处理得到负载铂和钌双金属纳米粒子的氧化锆纳米管复合材料。
实施例一 氧化锆纳米管的制备,具体步骤如下:
将4g聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物(P123)、130ml超纯水和20ml浓盐酸(37wt%)充分搅拌均匀,然后缓慢添加8.32g原硅酸四乙酯,在38℃下水浴搅拌反应24h,结束后,转移至反应釜中,于110℃下水热反应24小时,自然冷却至室温,将其抽滤并洗涤至中性,于80℃干燥,干燥后与120ml浓硝酸、40ml过氧化氢置于1L烧瓶中,在80℃下回流3h,降温抽滤,用超纯水和乙醇多次冲洗至中性,于50℃下干燥得到产物SBA-15-OH。
将0.5gSBA-15-OH和3ml盐酸(1.07mol/l)在50℃下搅拌溶解,再加入0.4695g八水合氧氯化锆密封陈化,先在在50℃下陈化24小时,然后在90℃下陈化48小时,再将产物煅烧,升温速率为1℃/min(室温升至450℃),温度为450℃,时间为5h,再用2mol/l氢氧化钠溶液35ml在70℃下加热刻蚀12小时,最后离心洗至中性,干燥得到氧化锆纳米管。
附图1为SBA-15-OH的TEM图,附图2为SBA-15-OH的SEM图,附图3为氧化锆纳米管的TEM图,附图4为氧化锆纳米管的SEM图。从图中可以看出管状孔道结构,且分布较均一。
实施例二 负载铂和钌双金属纳米粒子的氧化锆纳米管复合材料的制备,具体步骤如下:
将100mg氧化锆纳米管和氯铂酸、三氯化钌的水溶液(氯铂酸、三氯化钌的摩尔比为7∶3,氯铂酸、三氯化钌的摩尔和为氧化锆摩尔量的1%)混合,在超声下搅拌2h,然后搅拌溶剂热蒸发去除溶剂,温度为80 ℃;再将产物进行还原处理,在氢气氛围中进行,煅烧时升温速率为1 ℃/min(室温升至400 ℃),温度为400 ℃,时间为5h,通过煅烧从而获得比表面积较大、纳米粒子分布较均一的负载铂和钌双金属纳米粒子的氧化锆纳米管复合材料,其中铂钌双金属纳米粒子用量占氧化锆载体的1mol%,记为Pt0.7Ru0.3/ZrO2。
附图5为负载铂和钌双金属纳米粒子的氧化锆纳米管复合材料的TEM图,附图6为负载铂和钌双金属纳米粒子的氧化锆纳米管复合材料的SEM图。从图中可以看出铂钌双金属纳米粒子成功负载到了纳米管孔道中,且金属纳米粒子分布较均一。
更换氯铂酸、三氯化钌的摩尔比(氯铂酸、三氯化钌的摩尔和为氧化锆摩尔量的1%),可以得到其他负载铂和钌双金属纳米粒子的氧化锆纳米管复合材料。
实施例三
负载铂和钌双金属纳米粒子的氧化锆纳米管复合材料对甲苯气体的热催化条件是:甲苯浓度为50 ppm, 催化剂的量为 50毫克,将该催化剂通过U形管固定在固定床反应器上,通过气相色谱分析该复合材料在加热条件下对甲苯气体的催化效果。
附图7为负载铂和钌双金属纳米粒子的氧化锆纳米管复合材料对甲苯气体的热催化效果曲线图。由附图7可知,本发明可应用于较低温度下甲苯的转化。空气中甲苯污染主要来源于建筑材料、室内装饰材料和生活及办公用品,室外的工业废气、汽车尾气、光化学烟雾等,具体的甲苯催化效果是通过气相色谱分析的,甲苯转化率的计算方法如方程:
C0和C分别为实验中甲苯的初始浓度和测试浓度(每15分钟测试一次)。
表1为负载铂和钌双金属纳米粒子的氧化锆纳米管复合材料对甲苯气体的热催化效果的比较,通过比较甲苯完成催化氧化在转化率为90%和100%时的反应温度,证实了双金属催化的优点,更重要的是,通过周转率TOF的数值比较,TOF的数值越大证明催化效果越好,这进一步说明了双金属催化剂良好的催化效果。
表1 负载铂和钌双金属纳米粒子的氧化锆纳米管复合材料对甲苯气体的热催化效果
通过以上分析,说明采用本发明的技术方案铂和钌双金属纳米粒子可以成功负载到氧化锆纳米管的孔道中,且分布相对均一,并且对甲苯具有相对较好的催化活性。用氧化锆纳米管作为载体,有利于催化剂的稳定性,而且利用纳米管状结构,极大增大了比表面积,有利于吸附和催化的进行,此发明还可以实现在较低温度下对甲苯的催化氧化,具有很好的应用前景。
Claims (7)
1.一种负载铂和钌双金属纳米粒子的氧化锆纳米管复合材料在低温热催化处理甲苯中的应用,其特征在于,所述负载铂和钌双金属纳米粒子的氧化锆纳米管复合材料的制备方法包括以下步骤:
(1)将锆盐加入SBA-15-OH酸溶液中,经过陈化、煅烧、碱液刻蚀,得到氧化锆纳米管;
(2)将氧化锆纳米管浸泡在含有铂盐、钌盐的溶液中,搅拌后去除溶剂,再经过还原处理得到负载铂和钌双金属纳米粒子的氧化锆纳米管复合材料;铂盐、钌盐的摩尔量之和为氧化锆纳米管摩尔量的1%;铂盐、钌盐的摩尔量比为7:3。
2.根据权利要求1所述负载铂和钌双金属纳米粒子的氧化锆纳米管复合材料在低温热催化处理甲苯中的应用,其特征在于:步骤(1)中,SBA-15-OH、锆盐、酸的用量比为0.5g:(0.4~0.5g):(2.5~3.5ml)。
3.根据权利要求1所述负载铂和钌双金属纳米粒子的氧化锆纳米管复合材料在低温热催化处理甲苯中的应用,其特征在于:步骤(1)中,陈化的温度为50℃~90℃,时间为20~80小时。
4.根据权利要求1所述负载铂和钌双金属纳米粒子的氧化锆纳米管复合材料在低温热催化处理甲苯中的应用,其特征在于:步骤(1)中,煅烧在空气中进行,煅烧的温度为400℃~500℃、时间为3~6小时。
5.根据权利要求1所述负载铂和钌双金属纳米粒子的氧化锆纳米管复合材料在低温热催化处理甲苯中的应用,其特征在于:步骤(1)中,碱液刻蚀的温度为65~75℃,时间为10~15小时。
6.根据权利要求1所述负载铂和钌双金属纳米粒子的氧化锆纳米管复合材料在低温热催化处理甲苯中的应用,其特征在于:步骤(2)中,搅拌为超声处理,采用搅拌溶剂热蒸发的方法去除溶剂,还原处理在氢气中进行。
7.根据权利要求1所述负载铂和钌双金属纳米粒子的氧化锆纳米管复合材料在低温热催化处理甲苯中的应用,其特征在于:锆盐为氧氯化锆,铂盐为氯铂酸,钌盐为三氯化钌;SBA-15-OH酸溶液中,酸为盐酸;碱液为氢氧化钠溶液;含有铂盐、钌盐的溶液中,溶剂为水。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910996313.XA CN110694619B (zh) | 2019-10-18 | 2019-10-18 | 负载铂和钌双金属的氧化锆纳米管复合材料及其制备方法与在低温热催化处理甲苯中的应用 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910996313.XA CN110694619B (zh) | 2019-10-18 | 2019-10-18 | 负载铂和钌双金属的氧化锆纳米管复合材料及其制备方法与在低温热催化处理甲苯中的应用 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110694619A CN110694619A (zh) | 2020-01-17 |
CN110694619B true CN110694619B (zh) | 2022-07-19 |
Family
ID=69201831
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910996313.XA Active CN110694619B (zh) | 2019-10-18 | 2019-10-18 | 负载铂和钌双金属的氧化锆纳米管复合材料及其制备方法与在低温热催化处理甲苯中的应用 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110694619B (zh) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111686757B (zh) * | 2020-06-01 | 2022-12-20 | 苏州大学 | 负载铂的纳米笼状氧化锆-四氧化三钴固溶体及其制备与在甲苯热催化处理中的应用 |
CN111790378B (zh) * | 2020-07-13 | 2022-12-20 | 苏州大学 | 二氧化锰负载PtPd双金属纳米球的及其制备方法及应用 |
CN114433242B (zh) * | 2020-10-31 | 2023-07-28 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种嵌入式氧化铜纳米管催化剂 |
CN113501548A (zh) * | 2021-06-10 | 2021-10-15 | 武汉大学 | 具有高比表面积的介孔金属氧化物空心材料及其制备方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102481549A (zh) * | 2009-08-21 | 2012-05-30 | 苏德-化学公司 | 用于破坏co、voc和卤化voc的氧化催化剂和方法 |
CN106076113A (zh) * | 2016-08-08 | 2016-11-09 | 中国科学院广州能源研究所 | 一种低温氧化降解有机气体的方法 |
CN108671917A (zh) * | 2018-04-26 | 2018-10-19 | 上海羽和新材料有限公司 | 一种低温高效催化VOCs废气降解的催化剂及其制备方法 |
CN109433190A (zh) * | 2018-09-19 | 2019-03-08 | 苏州大学 | 负载铂纳米粒子的介孔氧化锆纳米管复合材料及其制备方法与在持续处理有机废气中的应用 |
-
2019
- 2019-10-18 CN CN201910996313.XA patent/CN110694619B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102481549A (zh) * | 2009-08-21 | 2012-05-30 | 苏德-化学公司 | 用于破坏co、voc和卤化voc的氧化催化剂和方法 |
CN106076113A (zh) * | 2016-08-08 | 2016-11-09 | 中国科学院广州能源研究所 | 一种低温氧化降解有机气体的方法 |
CN108671917A (zh) * | 2018-04-26 | 2018-10-19 | 上海羽和新材料有限公司 | 一种低温高效催化VOCs废气降解的催化剂及其制备方法 |
CN109433190A (zh) * | 2018-09-19 | 2019-03-08 | 苏州大学 | 负载铂纳米粒子的介孔氧化锆纳米管复合材料及其制备方法与在持续处理有机废气中的应用 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
负载型Pt/TiO2催化剂的制备及其催化燃烧性能研究;王志伟等;《价值工程》;20110908;全文 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110694619A (zh) | 2020-01-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110694619B (zh) | 负载铂和钌双金属的氧化锆纳米管复合材料及其制备方法与在低温热催化处理甲苯中的应用 | |
Xiong et al. | Efficiently multifunctional catalysts of 3D ordered meso-macroporous Ce0. 3Zr0. 7O2-supported PdAu@ CeO2 core-shell nanoparticles for soot oxidation: Synergetic effect of Pd-Au-CeO2 ternary components | |
Ji et al. | In-situ reduction of Ag nanoparticles on oxygenated mesoporous carbon fabric: Exceptional catalyst for nitroaromatics reduction | |
CN112337461A (zh) | 锶掺杂有序介孔锰酸镧负载贵金属钯的复合材料及其制备方法与在催化氧化甲苯中的应用 | |
WO2019068110A1 (en) | IMPROVED CATALYTIC MATERIALS COMPRISING PARTIALLY INCORPORATED CATALYTIC NANOPARTICLES | |
CN106040239A (zh) | 一种高分散纳米金属单质/碳复合材料可控制备方法及其电催化应用 | |
Zhong et al. | Facile fabrication of Cu-based alloy nanoparticles encapsulated within hollow octahedral N-doped porous carbon for selective oxidation of hydrocarbons | |
CN109433190B (zh) | 负载铂纳米粒子的介孔氧化锆纳米管复合材料及其制备方法与在持续处理有机废气中的应用 | |
CN103394351B (zh) | 三维有序大孔Mn2O3负载Au催化剂、制备方法及应用 | |
CN102583255B (zh) | 一种介孔过渡金属复合氧化物的制备方法 | |
CN102744059A (zh) | 一种有序介孔二氧化钛/银光催化剂的制备方法 | |
CN107199038B (zh) | 一种复合光催化剂及其制备方法 | |
CN112452339B (zh) | 一种负载铂的花状铁铈复合材料及其制备方法与在低温热催化处理甲苯中的应用 | |
Rasheed et al. | Synthesis and studies of ZnO doped with g-C3N4 nanocomposites for the degradation of tetracycline hydrochloride under the visible light irradiation | |
CN111359650A (zh) | 铁、镍、钯共掺杂石墨相氮化碳复合催化剂的制备方法、产品及应用 | |
CN109821552A (zh) | 二维超薄Co3O4负载纳米Pt催化剂、制备方法及应用 | |
CN112619667A (zh) | 一种硫掺杂碳负载的铂基金属氧化物界面材料、其制备方法及应用 | |
WO2013187323A1 (ja) | 金クラスター触媒及びその製造方法 | |
Huang et al. | Space-confined growth of nanoscale metal-organic frameworks/Pd in hollow mesoporous silica for highly efficient catalytic reduction of 4-nitrophenol | |
Odrozek et al. | Amine-stabilized small gold nanoparticles supported on AlSBA-15 as effective catalysts for aerobic glucose oxidation | |
Mohamed et al. | Hollow N-TiO2/MnO2 nanocomposite based yeast biomass for gaseous formaldehyde degradation under visible light | |
KR100578044B1 (ko) | 이산화티탄과 텅스텐 산화물이 복합화 된 가시광 광촉매의제조방법 | |
Wang et al. | Fabrication of g-C3N4 nanosheets anchored with controllable CdS nanoparticles for enhanced visible-light photocatalytic performance | |
CN110314685A (zh) | 一种用于甲苯低温催化氧化的核壳结构催化剂制备方法 | |
CN105597755A (zh) | 一种立方相CuO催化剂及其制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
TR01 | Transfer of patent right | ||
TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20221013 Address after: Room 2039, Floor 2, Building A, Suzhou Intelligent Manufacturing Service Industrial Park, Wangsheng Road, Huangqiao Street, Xiangcheng District, Suzhou City, Jiangsu Province, 215132 Patentee after: Suzhou Yuanshang Environmental Protection Co.,Ltd. Address before: No. 8, Xiangcheng District Ji Xue Road, Suzhou, Jiangsu Patentee before: SOOCHOW University |