CN114029054A - 一种酸联合钡改性海泡石族矿物负载Ir单原子催化剂的制备方法 - Google Patents
一种酸联合钡改性海泡石族矿物负载Ir单原子催化剂的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114029054A CN114029054A CN202111559330.0A CN202111559330A CN114029054A CN 114029054 A CN114029054 A CN 114029054A CN 202111559330 A CN202111559330 A CN 202111559330A CN 114029054 A CN114029054 A CN 114029054A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sepiolite
- acid
- mineral
- solution
- barium
- 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.)
- Granted
Links
- 239000004113 Sepiolite Substances 0.000 title claims abstract description 81
- 229910052624 sepiolite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 81
- 235000019355 sepiolite Nutrition 0.000 title claims abstract description 81
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 56
- 239000011707 mineral Substances 0.000 title claims abstract description 56
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 21
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 12
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 10
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 10
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 9
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 9
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 8
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 5
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 4
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 claims description 4
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 3
- 229910001626 barium chloride Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 claims description 3
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 3
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 2
- KZLHPYLCKHJIMM-UHFFFAOYSA-K iridium(3+);triacetate Chemical compound [Ir+3].CC([O-])=O.CC([O-])=O.CC([O-])=O KZLHPYLCKHJIMM-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 claims 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 abstract description 22
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 5
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 abstract description 5
- 159000000009 barium salts Chemical class 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 2
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 description 9
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 8
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 229910052625 palygorskite Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical class [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 3
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005476 size effect Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010499 C–H functionalization reaction Methods 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OBNDGIHQAIXEAO-UHFFFAOYSA-N [O].[Si] Chemical compound [O].[Si] OBNDGIHQAIXEAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000003421 catalytic decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000002734 clay mineral Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000010335 hydrothermal treatment Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N magnesium orthosilicate Chemical compound [Mg+2].[Mg+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000391 magnesium silicate Substances 0.000 description 1
- 229910052919 magnesium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019792 magnesium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002135 nanosheet Substances 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 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
- B01J23/54—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/56—Platinum group metals
- B01J23/58—Platinum group metals with alkali- or alkaline earth metals
-
- 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
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/391—Physical properties of the active metal ingredient
-
- 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
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/08—Heat treatment
- B01J37/10—Heat treatment in the presence of water, e.g. steam
-
- 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
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/30—Ion-exchange
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
Abstract
本发明为一种酸联合钡改性海泡石族矿物负载Ir单原子催化剂的制备方法。该方法首先通过酸联合水热法处理海泡石族矿物，使用合适的酸浓度以及水热温度在不破坏海泡石族矿物孔道结构的前提下，使H+置换出部分交换能力较弱的Mg2+，此时矿物中的H+则更容易被Ir取代，接着通过钡盐处理使其表面等电点升高，增强其对含Ir负离子基团的亲和力，从而使含Ir基团更容易通过离子交换进入到海泡石族矿物的孔道中，且孔道的尺寸将控制交换进来的Ir在还原过程中生长的尺寸，使Ir以单原子形式稳定存在。本发明既克服了传统Ir催化剂原子利用率不高，选择性与稳定性差，又克服单原子催化剂载体制备加工工艺复杂，成本高的缺点。
Description
技术领域
本发明的技术方案涉及催化剂合成领域，具体地说是一种海泡石族矿物负载Ir单原子催化剂的制备方法。
背景技术
Ir是地球地壳中最稀有的元素之一，平均质量比例只有百万分之一，因此价格十分昂贵。Ir基催化剂因其在含氮化合物的催化分解反应中的特性，成功地应用于国防、能源以及环保领域的催化过程。使Ir以单原子形态参与催化反应，不仅可使Ir原子的使用效率大大提高(理论可达100％)，还能利用Ir与载体间的强相互作用提高Ir的稳定性，在降低成本的同时提高了催化性能与稳定性。
CN111804298A中涉及到一种富含亚纳米腔的钙铝石锚定贵金属单原子催化剂，其首先使用水热法合成钙铝石C12A7，随后采用真空浸渍法和高温退火热处理，利用钙铝石的亚纳米腔的限域作用使贵金属以单原子形式稳定存，但钙铝石的制备需要经过较长时间的水热反应和高温热处理，能耗较高。CN109225301B提供一种电化学沉积法制备单原子催化剂的方法，以CoFeSe纳米片为基体，在含Ir盐的电解液中通过三电极工作体系将Ir以单原子形式沉积在基体上，但沉积过程需要严格控制实验参数(如电位、扫速以及扫描次数等)。CN112191246A公开了一种利用氧化铈的O空位锚定单原子的制备方法，首先通过水热和特定气氛的热处理制备出含O空位的氧化铈，随后采用浸渍法，将金属盐锚定在其表面的O空位上，制备金属前驱体，最后在氢气中低温还原，但反应过程中氢气也将还原部分载体，造成载体的损耗。CN109939712A提供一种表面改性活性炭锚定金属单原子催化剂，首先通过氮化物通过高温热解使活性炭表面改性，随后通过添加金属盐和还原剂使金属以单原子形式锚定在碳材料上，但碳材料价格相对较高，且催化剂的制备用到了大量化学试剂，工艺复杂，不利于实际生产。
海泡石族矿物是一种理想的环境材料，其储量丰富，价格低廉，对生态环境影响小，再生循环利用率高，具有优异使用性能和环境协调性。其主要包括海泡石和坡缕石，具有丰富的孔道结构(理论孔径：海泡石为
坡缕石为
)。以海泡石为例，其是一种含水的镁硅酸盐粘土矿物，主要化学成分为硅和镁，化学结构通式为Mg8[Si12O30](OH)4(OH2)4·8H2O。其晶体结构单元是有两层硅氧四面体中间夹杂一层八面体组成，且其具有
的开孔结构。海泡石纳米纤维的孔道结构中含有可与Ir离子进行交换的Mg和Al离子，且
的开孔结构可以限制Ir的尺寸，使Ir以单原子形态存在于海泡石中。同理，坡缕石中的Mg和Al离子也可与Ir离子进行交换，其
的孔道尺寸也可保证Ir以单原子形式分散在坡缕石中。但由于海泡石族矿物中的Mg离子交换能力较差，且表面负电性不利于阴离子(基团)的交换，这导致自然条件下其离子交换效率较低，因此需要对其进行改性，提高其离子交换效率。
发明内容
本发明的目的为针对当前技术存在的不足，提供一种酸联合钡改性海泡石族矿物负载Ir单原子催化剂的制备方法。该方法首先通过酸联合水热法处理海泡石族矿物，使用合适的酸浓度以及水热温度在不破坏海泡石族矿物孔道结构的前提下，使H+置换出部分交换能力较弱的Mg2+，此时矿物中的H+则更容易被Ir取代，接着通过钡盐处理使其表面等电点升高，增强其对含含Ir负离子基团的亲和力，从而使含Ir基团更容易通过离子交换进入到海泡石族矿物的孔道中，且孔道的尺寸将控制交换进来的Ir在还原过程中生长的尺寸，使Ir以单原子形式稳定存在。本发明既克服了传统Ir催化剂原子利用率不高，选择性与稳定性差，又克服单原子催化剂载体制备加工工艺复杂，成本高的缺点。
本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：
一种酸联合钡改性海泡石族矿物负载Ir单原子催化剂的制备方法，该方法包括如下步骤：
(1)将海泡石族矿物加入到酸性溶液中于室温下搅拌1～12h，随后将混合液置于振荡器中震荡1～12h；
(2)将步骤(1)所得的混合液转移至反应釜中，随后将反应釜置于烘箱中，水热反应1～6h，待冷却至室温后，将反应釜中的矿物粉末洗涤至洗涤液呈中性并于60～120℃充分干燥，得到酸联合水热改性海泡石矿物粉末；
(3)将步骤(2)所得的酸协同水热改性的海泡石族矿物粉末浸没于0.01～1mmol/L的BaCl2溶液中，在室温下搅拌1～12h；
(4)向步骤(3)的混合液中加入Ir盐溶液，搅拌并超声后于室温下陈化1～12h；随后将产品抽滤、洗涤并干燥，制得Ir前驱体；
(5)将步骤(4)所得的前驱体置于管式气氛炉，通入H2/N2混合气体，100～400℃下还原1～4h，得到酸联合钡改性海泡石族矿物负载Ir单原子催化剂。
所述步骤(1)的酸溶液为盐酸、硫酸或硝酸溶液，酸溶液的浓度为0.1～3mol/L之间。
所述步骤(2)的水热温度为60～180℃之间。
所述步骤(3)的BaCl2与酸协同水热改性的海泡石族矿物的质量比为1:20～1:300。
所述步骤(4)的Ir盐为氯铱酸氨、氯铱酸水合物或醋酸铱；混合液中加入Ir盐溶液后Ir的浓度为0.1～2mmol/L。
所述步骤(4)的Ir盐与酸联合钡改性的海泡石族矿物的质量比为1:10～1:100之间。
上述一种酸联合钡改性海泡石族矿物负载Ir单原子催化剂的制备方法，所涉及的海泡石族矿物之外的其他原料、试剂和设备均通过公知途径获得，操作工艺是本领域技术人员能够掌握的。
本发明的实质性特点为：
本发明首先通过酸联合水热法处理海泡石族矿物，使用合适的酸浓度以及水热温度在不破坏海泡石族矿物孔道结构的前提下，使H+置换出部分交换能力较弱的Mg2+，此时矿物中的H+则更容易被Ir取代，接着通过钡盐处理使其表面等电点升高，增强其对含Ir负离子基团的亲和力，从而使含Ir基团更容易通过离子交换进入到海泡石族矿物的孔道中，且孔道的尺寸将控制交换进来的Ir在还原过程中生长的尺寸，使Ir以单原子形式稳定存在。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明具有如下突出的实质性特点和显著进步：
(1)利用海泡石族矿物的孔道尺寸效应限制了Ir的尺寸，使Ir以单原子形态均匀的分布在海泡石族矿物中，提高了Ir的原子利用率，降低了Ir的用量。
(2)与CN111804298A相比，本发明以天然的海泡石族矿物为载体，其自身的孔道尺寸即可限域贵金属形成单原子，其在自然界中储量丰富，无需人工合成，处理工艺简单，耗能少。
(3)与CN109225301B相比，本发明对实验参数包容性好，对载体的导电性无要求。
(4)与CN107537481B相比，本发明在制备过程中不损耗载体。
(5)与CN109939712A相比，本发明使用的海泡石价格低廉，且改性海泡石所用化学试剂少，工艺简单。
(6)相比于海泡石负载Ir颗粒中的Ir-Ir键和Ir-O(海泡石族矿物)键，海泡石锚定Ir单原子中只有Ir-O(海泡石族矿物)键，活性位点单一，有助于优化反应的选择性。
(7)海泡石族矿物作为天然矿物具有价格低廉、资源丰富等优点，对自然资源天然矿物加以利用，节省成本，可广泛应用于能源和化工等领域中，如Cativa催化、碳-氢键活化、二氧化碳还原以及丙烷脱氢等。
附图说明
图1为实施例1所制得的单原子Ir/海泡石纳米纤维催化剂的球差校正的高角度暗场像高分辨透射电镜图；
图2为对比例1所制得的Ir/海泡石纳米纤维催化剂的球差校正的高角度暗场像透射电镜图；
具体实施方式
下面将以具体的实施例来对本发明加以说明，但本发明的保护范围不局限于这些实例。
本发明所述的海泡石族矿物为公知材料，具体为海泡石或坡缕石。以下实施例采用的为海泡石。但不限定于此。
实施例1
称取600mg海泡石纳米纤维粉末(100目)浸没到100ml 0.5mol/L盐酸溶液中，搅拌2h后继续振荡2h；随后将混合液转移至反应釜中于130℃反应3h，待冷却至室温后，将混合液中的矿物粉末分离并充分洗涤，直到洗涤液呈中性；将改性的矿物粉末放入烘箱中于100℃烘干8h；配制99ml 0.1mmol/L的BaCl2水溶液并加入500mg处理的海泡石纳米纤维粉末使之浸没，搅拌2h后加入1ml 0.025mmol/ml的氯铱酸溶液，继续以700rpm/min的速度搅拌1h并超声1h，随后在室温下陈化2h后抽滤、洗涤，并在80℃烘干12h，制得前驱体。将前驱体置入石英舟中，放入管式气氛炉，通入5％H2+95％N2(体积比)混合气体，升温速率为5℃/min升至300℃，保温1h，自然冷却到室温后，则催化剂的制备完成。
图1为本实施例得到的制得的单原子Ir/海泡石纳米纤维催化剂的球差校正的高角度暗场像高分辨透射电镜图，图中用圆圈所标记的区域为Ir单原子信号(明亮的斑点)，由此可以说明催化剂中Ir是以单原子形式稳定存在。
实施例2
其他步骤同实施例1，不同之处为将“加入1ml 0.025mmol/ml的氯铱酸溶液”替换为“加入1ml 0.1mmol/ml的氯铱酸溶液”。
得到较高载量的单原子Ir/海泡石纳米纤维催化剂，说明海泡石孔道具有良好的限域效果，适量增加氯铱酸溶液的浓度并不会使Ir单原子生长为Ir颗粒。
对比例1
其他步骤同实施例1，不同之处为将“浸没到0.5mol/L盐酸溶液中”替换为“浸没到4mol/L盐酸溶液中”。
对比例1中，4mol/L盐酸溶液处理海泡石时导致过量的Mg2+脱落，破坏了海泡石的孔道结构，造成其孔道坍塌。从图2中可以看出当海泡石孔道的结构被破坏后，无法限制Ir的尺寸，Ir生长为1nm大小的颗粒。
对比例2
其他步骤同实施例1，不同之处为将“于130℃反应3h”替换为“于200℃反应3h”。
得到的Ir/海泡石复合材料基本无Ir单原子信号，且海泡石表面存在少量Ir纳米颗粒，原因是对比例2中，过高的水热温度导致大量的过量的Mg2+被H+替代，从而导致海泡石孔道的坍塌，导致Ir难以进入到孔道中而吸附在海泡石表面，进而生长为Ir纳米颗粒。
通过以上实施例和对比例中可以看到，本发明在对海泡石族矿物进行改性的基础上，采用简单的浸渍法制备了海泡石族矿物负载Ir单原子催化剂，利用海泡石族矿物的孔道尺寸效应限制了Ir的尺寸，使Ir以单原子形态均匀的分布在海泡石族矿物中。本发明制备工艺简单，采用储量丰富的天然矿物作为载体，价格低廉。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
本发明未尽事宜为公知技术。
Claims (5)
1.一种酸联合钡改性海泡石族矿物负载Ir单原子催化剂的制备方法，其特征为该方法包括如下步骤：
(1)将海泡石族矿物加入到酸性溶液中于室温下搅拌1～12h，随后将混合液置于振荡器中震荡1～12h；
(2)将步骤(1)所得的混合液转移至反应釜中，随后将反应釜置于烘箱中，水热反应1～6h，待冷却至室温后，将反应釜中的矿物粉末洗涤至洗涤液呈中性并于60～120℃充分干燥，得到酸联合水热改性海泡石矿物粉末；
(3)将步骤(2)所得的酸协同水热改性的海泡石族矿物粉末浸没于0.01～1mmol/L的BaCl2溶液中，在室温下搅拌1～12h；
其中，BaCl2与酸协同水热改性的海泡石族矿物的质量比为1:20～1:300；
(4)向步骤(3)的混合液中加入Ir盐溶液，搅拌并超声后于室温下陈化1～12h；随后将产品抽滤、洗涤并干燥，制得Ir前驱体；
其中，Ir盐与酸联合钡改性的海泡石族矿物的质量比为1:10～1:100之间；
(5)将步骤(4)所得的前驱体置于管式气氛炉，通入H2/N2混合气体，100～400℃下还原1～4h，得到酸联合钡改性海泡石族矿物负载Ir单原子催化剂。
2.如权利要求1所述的酸联合钡改性海泡石族矿物负载Ir单原子催化剂的制备方法，其特征为所述步骤(1)的酸溶液为盐酸、硫酸或硝酸溶液，酸溶液的浓度为0.1～3mol/L之间。
3.如权利要求1所述的酸联合钡改性海泡石族矿物负载Ir单原子催化剂的制备方法，其特征为所述步骤(2)的水热温度为60～180℃之间。
4.如权利要求1所述的酸联合钡改性海泡石族矿物负载Ir单原子催化剂的制备方法，其特征为所述步骤(4)的Ir盐为氯铱酸氨、氯铱酸水合物或醋酸铱。
5.如权利要求1所述的酸联合钡改性海泡石族矿物负载Ir单原子催化剂的制备方法，其特征为所述步骤(4)中混合液中加入Ir盐溶液后Ir的浓度为0.1～2mmol/L。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111559330.0A CN114029054B (zh) | 2021-12-20 | 2021-12-20 | 一种酸联合钡改性海泡石族矿物负载Ir单原子催化剂的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111559330.0A CN114029054B (zh) | 2021-12-20 | 2021-12-20 | 一种酸联合钡改性海泡石族矿物负载Ir单原子催化剂的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114029054A true CN114029054A (zh) | 2022-02-11 |
| CN114029054B CN114029054B (zh) | 2023-12-08 |
Family
ID=80140901
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111559330.0A Active CN114029054B (zh) | 2021-12-20 | 2021-12-20 | 一种酸联合钡改性海泡石族矿物负载Ir单原子催化剂的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114029054B (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08252456A (ja) * | 1995-03-16 | 1996-10-01 | Toyota Motor Corp | 酸化触媒の製造方法 |
| CN1141213A (zh) * | 1995-07-21 | 1997-01-29 | 丰田自动车株式会社 | 用于净化废气的催化剂和制备该催化剂的方法 |
| CN101024173A (zh) * | 2007-04-03 | 2007-08-29 | 上海三瑞化学有限公司 | 用于制备生物柴油的负载型固体碱催化剂 |
| JP2008149212A (ja) * | 2006-12-14 | 2008-07-03 | Tosoh Corp | パラジウム担持セピオライト触媒およびカルボニル化合物の製造方法 |
| CN101880811A (zh) * | 2010-07-06 | 2010-11-10 | 南京信息工程大学 | 铜合金基海泡石氧化铁蛭石氧化铁钡复合材料及其制备方法 |
| CN103111333A (zh) * | 2013-02-16 | 2013-05-22 | 河北科技大学 | 一种离子液体和金属双改性海泡石的制备方法及应用 |
| CN109453762A (zh) * | 2018-10-23 | 2019-03-12 | 湖南大学 | 一种改性黏土矿负载钯催化剂的制备方法和应用 |
-
2021
- 2021-12-20 CN CN202111559330.0A patent/CN114029054B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08252456A (ja) * | 1995-03-16 | 1996-10-01 | Toyota Motor Corp | 酸化触媒の製造方法 |
| CN1141213A (zh) * | 1995-07-21 | 1997-01-29 | 丰田自动车株式会社 | 用于净化废气的催化剂和制备该催化剂的方法 |
| JP2008149212A (ja) * | 2006-12-14 | 2008-07-03 | Tosoh Corp | パラジウム担持セピオライト触媒およびカルボニル化合物の製造方法 |
| CN101024173A (zh) * | 2007-04-03 | 2007-08-29 | 上海三瑞化学有限公司 | 用于制备生物柴油的负载型固体碱催化剂 |
| CN101880811A (zh) * | 2010-07-06 | 2010-11-10 | 南京信息工程大学 | 铜合金基海泡石氧化铁蛭石氧化铁钡复合材料及其制备方法 |
| CN103111333A (zh) * | 2013-02-16 | 2013-05-22 | 河北科技大学 | 一种离子液体和金属双改性海泡石的制备方法及应用 |
| CN109453762A (zh) * | 2018-10-23 | 2019-03-12 | 湖南大学 | 一种改性黏土矿负载钯催化剂的制备方法和应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114029054B (zh) | 2023-12-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109675595B (zh) | 一种碳化钨/多孔碳复合材料及其制备方法和在电化学产氢中的应用 | |
| CN103183341A (zh) | 一种氮掺杂具有空心结构石墨化碳球的可控合成方法 | |
| WO2019042158A1 (zh) | 氧化钙基高温co 2吸附剂及其制备方法 | |
| CN103183330A (zh) | 氮磷共掺杂具有空心结构石墨化碳球的可控合成方法 | |
| CN103183342B (zh) | 一种磷掺杂具有空心结构石墨化碳球的可控合成方法 | |
| CN110201715B (zh) | 铁掺杂聚合物衍生的非贵金属co2还原复合催化剂、其制备方法及其应用 | |
| CN112239223B (zh) | 一种大比表面稀土氧化物粉体的制备方法 | |
| CN109675597B (zh) | 一种多孔碳化钴的制备方法 | |
| CN109833847B (zh) | 一种镍氧化物改性的多孔氮化硼吸附剂及其制备方法 | |
| CN113680362A (zh) | 一种用于脱除n-苄基的氢氧化钯碳催化剂的制备方法 | |
| CN112246244A (zh) | 一种氧空位含量可调铜-氧化铜-钴酸铜催化剂的制备方法及应用 | |
| CN105540622A (zh) | 一种硅钢级氧化镁的回收再制备方法 | |
| CN112264032B (zh) | 一种用于催化糠醛加氢脱氧制备2-甲基呋喃的催化剂 | |
| CN116474780A (zh) | 一种用于直接co2加氢制乙醇的催化剂及其制备方法、应用 | |
| CN114029054A (zh) | 一种酸联合钡改性海泡石族矿物负载Ir单原子催化剂的制备方法 | |
| CN111974436A (zh) | 一种石墨相氮化碳及其制备方法、以及光催化水产氢的方法 | |
| CN115646500B (zh) | 一种氨分解制氢催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN114160131B (zh) | 一种冷冻干燥改性海泡石族矿物负载Pd单原子催化剂的制备方法 | |
| CN111298790B (zh) | 一种Pt原子簇负载WO3纳米片析氢反应催化剂及其制备方法 | |
| CN115608375B (zh) | 一种氨硼烷水解析氢用催化剂及其制备方法 | |
| CN102950030A (zh) | 一种耐高温催化剂载体及其制备方法 | |
| CN103386307B (zh) | 一种Ni-Mg/Al2O3催化剂的制备方法 | |
| CN113134621B (zh) | 一种氢还原制备超细纳米Fe-Cu复合粉末的方法 | |
| CN110918098B (zh) | 一种用于费-托合成反应的高效Co/CNTs催化剂的制备方法 | |
| CN114177904B (zh) | 一种Al联合水热改性海泡石族矿物负载Pt单原子催化剂的制备方法 |
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 |