專利名稱：激光沉積法制備氧化鋁負載Pt催化劑的方法
技術領域：
本發明涉及一種制備氧化鋁負載鉑(Pt)催化劑的方法。
(二)
背景技術：
氧化鋁是常用的催化劑載體，具有強度高，比表面大，表面酸堿
性可調等特點。以氧化鋁為載體，負載各種金屬，如Pt， Pd, Ni, Co
等，廣泛應用于各種化學反應的催化劑。
通常氧化鋁負載pt催化劑采用浸漬法與離子交換法，將pt離子先 負載到氧化鋁載體上，再用化學還原法還原pt離子為p金屬，形成氧 化鋁負載pt催化劑,上述方法的共同的缺點是,(1)制備過程復雜,一般
都有浸漬、干燥、活化、還原等一系列步驟；(2)影響因素多，在浸漬 階段，有溫度、濃度、攪拌速度、浸漬時間、浸漬離子的次序、載體 的處理方式、載體的濕潤度、溶液的酸度等等，在干燥、活化、還原 這些階段還有很多影響因素，這些因素均會影響加氫催化劑的催化 性能;(3)催化劑制備過程的非綠色化，在載體的處理和浸漬階段，會 產生大量的廢水、廢液.
脈沖激光激發金屬原子形成的等離子體直接沉積在載體表面，就 可以得到一種簡單的負載型催化劑制備工藝。由于脈沖激光沉積技術 獨特的物理過程，與其他化學方法相比，其在制備負載型催化劑時具有很優異的特點。目前尚未有用脈沖激光沉淀法制備氧化鋁負載Pt 催化劑的報道。
發明內容
本發明要解決的技術問題是克服化學還原法制備負載Pt催化 劑的缺點，提供一種操作簡便、無環境污染的脈沖激光沉積法制備 氧化鋁負載Pt催化劑的方法。
本發明采用的技術方案如下 一種氧化鋁負載Pt催化劑的制備 方法，是將金屬Pt懸掛固定于激光沉積池的中部，將氧化鋁載體放 在激光沉積池內并置于比金屬Pt更接近底部的位置，并加熱氧化鋁
載體至25 60(TC，磁力攪拌使氧化鋁載體處于運動狀態，在真空條
件和惰性氣體的保護下，激光器將脈沖激光聚焦于金屬Pt表面，激 發Pt原子成原子束，定向均勻沉積在氧化鋁載體表面，獲得氧化鋁 負載pt催化劑。激光沉積池的結構如圖l所示。 推薦氧化鋁載體放在激光沉積池底部。
本發明中，所述的金屬Pt加工成厚為lmm，直徑為10mm的圓片。
制備過程中一般通過沉積時間、激光電壓及激光頻率等參數來控 制負載量。在沉積制備催化劑結束后，通過ICP (等離子發射光譜) 的方法來測定具體的負載量。
本發明中所述的脈沖激光電壓推薦為230 350V，優選230 250V。所述的真空條件推薦為控制真空度為50Pa 3000Pa，最佳真 空度為80Pa 120Pa。
所述的加熱氧化鋁載體溫度最優選600°C 。
本發明優選在真空條件和惰性氣體保護下進行沉積， 一般先用惰 性氣體置換激光沉積池中的空氣然后再抽真空，所述的惰性氣體可使 用高純氮氣、氬氣等。
具體推薦所述的制備方法按照如下步驟進行將氧化鋁載體置于
激光沉積池底部，先沖入惰性氣體排出空氣然后抽真空到80Pa，并 將氧化鋁載體加熱到60(TC，開動磁力攪拌，使氧化鋁處于流動狀態； 將厚為lmm、直徑為10mm的金屬Pt圓片置于沉積池的中央，在氦 氣保護下，脈沖激光聚焦在Pt片表面，激光電壓為230 250V，并 移動聚焦點，激發Pt原子成原子束，向四周濺射，均勻沉積到流動 的氧化鋁表面，獲得氧化鋁負載金屬Pt催化劑。
本發明所述的制備氧化鋁負載Pt催化劑的方法，其有益效果體 現在采用脈沖激光沉積法，制備過程中無化學反應(物理過程)， 只需一歩就可以完成，無需象浸漬法和離子交換法制備催化劑一樣， 先將金屬原子轉換成金屬離子，再將金屬離子轉換成金屬原子這一繁 雜過程，且無任何污染物產生，具有綠色化的特點。所制得的氧化鋁 負載鉑(Pt)催化劑，金屬原子完全均勻、牢固地分布在氧化鋁表面， 因而具有更高的催化活性、選擇性和穩定性。該催化劑可應用于催化 裂解、催化重整、催化加氫、F-T合成、氨合成、氫甲酰化等領域， 具有較大的實施價值和重要的社會經濟效益。(四)
圖1為激光沉積法制備氧化鋁負載Pt的工藝圖。其中各標號為 A:石英沉積池；B:惰性氣體保護口； C:抽真空口； D:電子攪拌 器；E:真空計；F:金屬靶；G:等離子體；H:載體；I:托盤；J: 電加熱絲；K:磁力攪拌器
圖2為實施例1激光沉淀法制得的氧化鋁負載金屬Pt的TEM圖。
圖3為實施例2激光沉淀法制得的氧化鋁負載金屬Pt的TEM圖。
圖4為實施例3激光沉淀法制得的氧化鋁負載金屬Pt的TEM圖。
圖5為對比實施例1離子交換法制得的氧化鋁負載金屬Pt的 TEM圖。
具體實施方式
下面以具體實施例進一步說明本發明的技術方案，但本發明的保
護范圍不限于此。 實施例1
激光沉積法制備氧化鋁負載金屬。將氧化鋁直接置于激光沉積池 底部，并將載體加熱到25。C。先用Ar置換沉積池中的空氣，再抽真 空到80Pa,開動磁力攪拌，使氧化鋁處于流動狀態。金屬Pt加工成厚為lmm，直徑為10mm的圓片，置于沉積池的中央。在真空80Pa 的條件下，脈沖激光聚焦在Pt片表面，激光電壓為250V，并移動聚 焦點，激發Pt原子成原子束，向四周濺射，均勻沉積到流動的氧化 鋁表面，控制沉積時間為30min,獲得氧化鋁負載金屬Pt催化劑，其 透射電鏡(TEM)示于圖2， Pt納米顆粒平均直徑為12nm。用等離 子發射光譜(ICP)分析，Pt的負載量為0.62%。 實施例2
激光沉積法制備氧化鋁負載金屬。將氧化鋁直接置于激光沉積池 底部，并將載體加熱到30(TC。先用Ar置換沉積池中的空氣，再抽 真空到80Pa,開動磁力攪拌，使氧化鋁處于流動狀態。金屬Pt加工 成厚為lmm，直徑為10mm的圓片，置于沉積池的中央。在真空120Pa 的條件下，脈沖激光聚焦在Pt片表面，激光電壓為250V，并移動聚 焦點，激發Pt原子成原子束，向四周濺射，均勻沉積到流動的氧化 鋁表面，沉積時間為30min,獲得氧化鋁負載金屬Pt，其透射電鏡
(TEM)示于圖3，顯示Pt納米顆粒平均直徑為12nm， ICP分析， Pt的負載量為0.58%。 .實施例3
激光沉積法制備氧化鋁負載金屬。將氧化鋁直接置于激光沉積池 底部，并將載體加熱到600°C。先用Ar置換沉積池中的空氣，再抽 真空到80Pa,開動磁力攪拌，使氧化鋁處于流動狀態。金屬Pt加工 成厚為lmm，直徑為10mm的圓片，置于沉積池的中央。在真空80Pa 的條件下，脈沖激光聚焦在Pt片表面，激光電壓為250V，并移焦點，激發Pt原子成原子束，向四周濺射，均勻沉積到流動的氧化
鋁表面，沉積時間為30min，獲得氧化鋁負載金屬Pt，其透射電鏡
(TEM)示于圖3，顯示Pt納米顆粒平均直徑為15nm， ICP分析，Pt的負載量為0.60%。
將lg氧化鋁放燒杯中，加入1.6ml 0.0037g.Pt/ml的H2PtClo水溶液，攪拌48小時，溫度為45°C，過濾氧化鋁，烘干至恒重。在160°C，氫氣流量為300ml/min的條件進行還原2小時，得到氧化鋁負載金屬Pt催化劑，其TEM圖示于圖5, Pt納米顆粒平均直徑為25nm, ICP分析結果，Pt的負載量為0.57%。
比較圖2，圖3，圖4，與圖5比較，顯示激光沉積法制備的氧化鋁負載金屬催化劑的表面金屬顆粒具有分布均勻，分布較窄，且結合牢固等優點。而離子交換法制備的氧化鋁負載金屬催化劑的表面金屬顆粒分布稀疏、粒徑較大且分布范圍寬。
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權利要求
1、一種氧化鋁負載Pt催化劑的制備方法，其特征在于所述的方法是將金屬Pt懸掛固定于激光沉積池的中部，將氧化鋁載體放置在激光沉積池內并置于比金屬Pt更接近底部的位置，加熱氧化鋁載體至25～600℃，磁力攪拌使氧化鋁載體處于運動狀態，在真空條件和惰性氣體的保護下，激光器將脈沖激光聚焦于金屬Pt表面，激發Pt原子成原子束，定向均勻沉積在氧化鋁載體表面，獲得氧化鋁負載Pt催化劑。
2、 如權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的脈沖激光電壓 為230 350V。
3、 如權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的真空條件為控制真空度為50Pa 3000Pa。
4、 如權利要求1 3之一所述的制備方法，其特征在于所述的金屬 Pt為厚為lmm，直徑為10mm的圓片。
5、 如權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的氧化鋁載體溫 度加至60(TC。
6、 如權利要求2所述的制備方法，其特征在于所述的脈沖激光電壓 為230 250V。
7、 如權利要求3所述的制備方法，其特征在于所述的真空條件為 控制真空度為80 120Pa。
8、 如權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的惰性氣體為高 純氮氣或氬氣。
9、 如權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的氧化鋁載體放 置于激光沉積池的底部。
10、 如權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的制備按照如下 步驟進行將氧化鋁載體置于激光沉積池底部，先沖入惰性氣體排出空氣然后抽真空到80Pa，并將氧化鋁載體加熱到60(TC，開動磁力攪 拌，使氧化鋁處于流動狀態；將厚為lmm、直徑為10mm的金屬Pt 圓片懸掛固定在沉積池的中央，在惰性氣體保護下，脈沖激光聚焦在 Pt片表面，激光電壓為230 250V，并移動聚焦點，激發Pt原子成 原子束，向四周濺射，均勻沉積到流動的氧化鋁表面，獲得氧化鋁負 載金屬Pt催化劑。
全文摘要
本發明公開了一種激光沉積法制備氧化鋁負載Pt催化劑的方法，將金屬Pt懸掛固定于激光沉積池的中部，將氧化鋁載體放在激光沉積池內并置于比金屬Pt更接近底部的位置，并加熱氧化鋁載體至25～600℃，攪拌使載體處于運動狀態，在真空條件和惰性氣體的保護下，將脈沖激光聚焦于金屬Pt表面，激發Pt原子成原子束，定向均勻沉積在氧化鋁載體表面，獲得氧化鋁負載Pt催化劑。本發明采用脈沖激光沉積法，制備過程中無化學反應(物理過程)，只需一步就可以完成，不產生任何污染物，具有綠色化特點。所制得的催化劑，金屬原子完全均勻、牢固地分布在氧化鋁表面，具有更高的催化活性、選擇性和穩定性，具有較大的實施價值和重要的社會經濟效益。
文檔編號B01J23/42GK101559364SQ200810060328
公開日2009年10月21日 申請日期2008年4月16日 優先權日2008年4月16日
發明者嚴新煥, 江玲超, 許興中 申請人:浙江工業大學