贵金属负载氧化铈纳米多孔催化材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种贵金属负载氧化铈纳米多孔催化材料的制备方法，其特征在于，该方法是将铝，贵金属，铈通过冶炼的方法制备成三元前驱合金，合金通过熔体快淬制备成合金薄带，合金薄带在KOH或NaOH强碱水溶液中腐蚀进行去合金化后得到纳米多孔贵金属负载含铈化合物体系，再将体系在500-700°C煅烧2小时后，得到块体的贵金属负载氧化铈纳米多孔材料。

权利要求

1.一种贵金属负载氧化铈纳米多孔催化材料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：（1）按摩尔百分比，将64-84.5％的铝，15-33％的贵金属，0.5-3％的铈三种原料混合，在真空或0.1MPa氩气环境下加热到750℃-1600℃熔炼，成均匀的三元合金后用普通浇铸法制备成铸锭；

（2）所得铸锭在真空或0.1MPa保护气氛条件下加热到750℃-1600℃二次熔化，用熔体快淬法制备成三元合金薄带；

（3）将三元合金薄带在强碱溶液中去合金化腐蚀1-2小时；

（4）将去合金化腐蚀后的三元合金薄带在500-700℃的空气中焙烧2小时，即得到贵金属负载氧化铈纳米多孔催化材料。

2.如权利要求1所述的贵金属负载氧化铈纳米多孔催化材料的制备方法，其特征在于，所述的贵金属为银，金，钯，铂或钌。

说明书

贵金属负载氧化铈纳米多孔催化材料的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种纳米多孔催化材料的制备方法，特别涉及一种贵金属负载的氧化铈纳米多孔催化材料的制备方法。

背景技术

[0002] 当贵金属(银,金，钯，铂，钌)被制备成纳米材料时将表现出高的化学催化活性，特别当贵金属纳米颗粒与氧化铈组成纳米复合材料时，由于两者催化材料结合面的交互作用，可体现出更高的催化活性。传统的贵金属纳米颗粒与氧化铈组成复合纳米材料的制备方法一般是采用工艺复杂的化学共沉淀法和浸入法，最终得到的是纳米复合粉体。但是由于纳米粉末高的表面能往往造成颗粒的团聚，减小了复合材料的有效表面积，限制了催化性能的充分发挥，特别是在高温催化条件下，由于纳米粉末的烧结而造成催化性能的衰退。

发明内容

[0003] 本发明为了克服背景技术的不足，提供了一种制备贵金属负载CeO2纳米多孔催化材料的方法，该催化材料室温条件下对硼氢化钠的电催化性能明显提高，而且在700°C以下表现出高的纳米多孔结构稳定性。

[0004] 为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：

[0005] 一种贵金属负载氧化铈纳米多孔催化材料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

[0006] （1）按摩尔百分比，将64-84.5％的铝，15-33％贵金属，0.5-3％铈三种原料混合，在真空或0.1MPa氩气环境下加热到750°C-1600°C熔炼，成均匀的三元合金后用普通浇铸法制备成铸锭；

[0007] （2）所得铸锭在真空或0.1MPa保护气氛条件下加热到750°C-1600°C二次熔化，用熔体快淬法制备成三元合金薄带；

[0008] （3）将三元合金薄带在强碱溶液中去合金化腐蚀1-2小时；

[0009] （4）将去合金化腐蚀后的三元合金薄带在500-700°C的空气中焙烧2小时，即得到贵金属负载氧化铈纳米多孔催化材料。

[0010] 上述方案中，所述的贵金属为银，金，钯，铂或钌。

[0011] 所述的强碱溶液为KOH或NaOH溶液，其摩尔浓度为5-20％。

[0012] 本发明方法是将铝，贵金属，铈通过冶炼的方法制备成三元前驱合金，合金通过熔体快淬制备成合金薄带，合金薄带在强碱水溶液中腐蚀进行去合金化后得到纳米多孔贵金属负载含铈化合物体系，在500-700°C煅烧2小时后，得到块体的贵金属负载氧化铈纳米多孔材料。其优点是，工艺简单、方便可控，最终得到的纳米多孔材料不会造过高的表面能而致材料团聚，促进复合材料催化性能的充分发挥（特别是在高温催化条件下）。采用本方法所制得的贵金属负载CeO2纳米多孔催化材料，贵金属孔壁的尺寸不大于50纳米，孔径位于30-10纳米之间，去合金化后Ce组分基本不损失，焙烧后CeO2尺寸位于5-10纳米之间且牢固的负载在纳米多孔贵金属的孔壁之上，电催化硼氢化钠性能明显高于无CeO2的纳米多孔贵金属，而且在700°C具有较高的热稳定性。

附图说明

[0013] 以下结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

[0014] 图1为本发明实施例5的银负载CeO2纳米多孔催化材料的显微结构。其中，（a）图为低分辨透射电镜照片；（b）图为高分辨透射电镜照片。

[0015] 图2为本发明实施例5的银负载CeO2纳米多孔催化材料催化氧化硼氢化钠CV曲线图。

具体实施方式

[0016] 实施例1

[0017] 由摩尔比79.5％Al，20％Ag和0.5％Ce配制而成的原材料在真空环境下用感应电炉加热到750°C熔炼成均匀的前驱合金后用普通浇铸法制备成铸锭；合金铸锭在0.1MPa保护气氛条件的熔体快淬炉内二次熔化并加热到750°C，用熔体快淬法制备薄带。
薄带在摩尔比5％的KOH水溶液中去合金化腐蚀2小时（去除合金中的铝），再于500°C空气气氛炉中焙烧2小时后即制得银负载的CeO2纳米多孔催化材料。

[0018] 实施例2

[0019] 由摩尔比74％Al，15％Ag和1％Ce配制而成的原材料在0.1MPa氩气环境下用电弧加热到800°C熔炼成均匀的前驱合金后用普通浇铸法制备成铸锭；合金铸锭在0.1MPa保护气氛条件的熔体快淬炉内二次熔化并加热到750°C，用熔体快淬法制备薄带。薄带在摩尔比15％的KOH水溶液中去合金化腐蚀2小时，再于600°C空气气氛炉中焙烧2小时后制得银负载的CeO2纳米多孔催化材料。

[0020] 实施例3

[0021] 由摩尔比78％Al，25％Ag和2％Ce配制而成的原材料在真空下用电弧加热到800°C熔炼成均匀的前驱合金后用普通浇铸法制备成铸锭；合金铸锭在0.1MPa保护气氛条件的熔体快淬炉内二次熔化并加热到750°C，用熔体快淬法制备薄带。薄带在摩尔比
15％的NaOH水溶液中去合金化腐蚀2小时，再于500°C空气气氛炉中焙烧2小时后制得银负载的CeO2纳米多孔催化材料。

[0022] 实施例4

[0023] 由摩尔比78％Al，25％Ag和3％Ce配制而成的原材料在0.1MPa氩气环境下用电弧加热到800°C熔炼成均匀的前驱合金后用普通浇铸法制备成铸锭；合金铸锭在真空条件的熔体快淬炉内二次熔化并加热到750°C，用熔体快淬法制备薄带。薄带在摩尔比15％的KOH水溶液中去合金化腐蚀2小时，再于600°C空气气氛炉中焙烧2小时后制得银负载的CeO2纳米多孔催化材料。

[0024] 实施例5

[0025] 由摩尔比79％Al，20％Ag和0.5％Ce配制而成的原材料在0.1MPa氩气环境下用电弧加热到750°C熔炼成均匀的前驱合金后用普通浇铸法制备成铸锭；合金铸锭在0.1MPa保护气氛条件的熔体快淬炉内二次熔化并加热到800°C，用熔体快淬法制备薄带。
薄带在摩尔比20％的NaOH水溶液中去合金化腐蚀2小时，700°C空气气氛炉中焙烧后即制得银负载的CeO2纳米多孔催化材料。本例纳米多孔催化材料的显微结构可参见图1，从图1中可看出，银孔径位于30-10纳米之间，去合金化后Ce组分基本不损失，CeO2尺寸位于
5-10纳米之间且牢固的负载在纳米多孔Ag的孔壁之上，电催化硼氢化钠性能明显高于商业Pt-C（参见附图2），而且在700°C具有高的热稳定性。

[0026] 实施例6

[0027] 由摩尔比66％Al，33％Au和1％Ce配制而成的原材料在0.1MPa氩气环境下用电弧加热到1200°C熔炼成均匀的前驱合金后用普通浇铸法制备成铸锭；合金铸锭在0.1MPa保护气氛条件的熔体快淬炉内二次熔化并加热到1200°C，用熔体快淬法制备薄带。薄带在摩尔比20％的KOH水溶液中去合金化腐蚀2小时，再于700°C空气气氛炉中焙烧2小时后制得金负载的CeO2纳米多孔催化材料。该复合材料在室温下表现出增强的催化氧化甲醇电化学性能。

[0028] 实施例7

[0029] 由摩尔比71％Al，28％Pd和1％Ce配制而成的原材料在0.1MPa氩气环境下用电弧加热到1000°C熔炼成均匀的前驱合金后用普通浇铸法制备成铸锭；合金铸锭在0.1MPa保护气氛条件的熔体快淬炉内二次熔化并加热到1000°C，用熔体快淬法制备薄带。薄带在摩尔比10％的NaOH水溶液中去合金化腐蚀2小时，再于650°C空气气氛炉中焙烧2小时后制得钯负载的CeO2纳米多孔催化材料。该材料相对于商业P-C表现出较好的硼氢化钠催化氧化性能。

[0030] 实施例8

[0031] 由摩尔比75％Al，23％Ru和2％Ce配制而成的原材料在0.1MPa氩气环境下用电弧加热到1550°C熔炼成均匀的前驱合金后用普通浇铸法制备成铸锭；合金铸锭在0.1MPa保护气氛条件的熔体快淬炉内二次熔化并加热到1550°C，用熔体快淬法制备薄带。薄带在摩尔比10％的NaOH水溶液中去合金化腐蚀2小时，再于700°C空气气氛炉中焙烧2小时后制得钌负载的CeO2纳米多孔催化材料。该材料相对于商业P-C表现出较好的CO催化氧化性能。

[0032] 实施例9

[0033] 由摩尔比71％Al，28％Pt和1％Ce配制而成的原材料在0.1MPa氩气环境下用电弧加热到1400°C熔炼成均匀的前驱合金后用普通浇铸法制备成铸锭；合金铸锭在真空保护的熔体快淬炉内二次熔化并加热到1400°C，用熔体快淬法制备薄带。薄带在摩尔比10％的KOH水溶液中去合金化腐蚀2小时，再于700°C空气气氛炉中焙烧2小时后制得铂负载的CeO2纳米多孔催化材料。该材料相对于商业P-C表现出较强的催化氧化甲醇性能。