等离子体制备高分散性负载型金属催化剂的方法
专利汇可以提供等离子体制备高分散性负载型金属催化剂的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种 等离子体 制备高分散性负载型金属催化剂的方法，属活性组分采用浸渍法或离子交换法负载到催化剂上，然后干燥；放入 放电管 中进行等离子体处理。把干燥后的催化剂放入放电管中，抽 真空 至10～20Pa，通入N2、O2、H2或惰性气体，使放电管的压 力 达到10～1000Pa，在两 电极 间加200～5000V的 电压 ，进行等离子体处理10～500分钟；经等离子体处理过的催化剂取出后，在300～600℃下 焙烧 3～7小时。经过等离子体法制备的催化剂，金属活性组分均匀的分布在催化剂表面，分散度增加，而且还可以改善载体与活性组分的相互作用。本发明为制备高效催化剂开辟了新的途径。，下面是等离子体制备高分散性负载型金属催化剂的方法专利的具体信息内容。
1.一种等离子体制备高分散性负载型金属催化剂的方法，包括以下步骤：
将金属活性组分用浸渍法或离子交换法负载到催化剂上，然后干燥，放入放电管中进行 等离子体处理。
2.如权利要求1所述的一种等离子体制备高分散性负载型金属催化剂的方法，其特征是具体 操作步骤如下：
a.把干燥后的催化剂放入放电管中，抽真空至10~20Pa，通入N2、O2、H2或惰性气体， 使放电管的压力达到10~1000Pa，在两电极间加200~5000V的电压，进行等离子体处理 10~500分钟；
b.经等离子体处理过的催化剂取出后，在300~600℃下焙烧3~7小时； 如果是双组分催化剂，第二组分也按照步骤a和b进行担载。
3.如权利要求1或2所述的一种等离子体制备高分散性负载型金属催化剂的方法，其特征是： 所述的金属离子一般按0.01~10％的计量负载到催化剂上。
4.如权利要求1或2所述的一种等离子体制备高分散性负载型金属催化剂的方法，其特征是： 所述的金属活性组分采用贵金属，铁系金属，Cu，Zn，Mo，W。
5.如权利要求1或2所述的一种等离子体制备高分散性负载型金属催化剂的方法，其特征是： 所述的等离子体一般为冷等离子体。
6.如权利要求5所述的一种等离子体制备高分散性负载型金属催化剂的方法，其特征是：所 述的冷等离子体是辉光放电等离子体，射频放电等离子体，微波等离子体。
7.如权利要求1或2所述的一种等离子体制备高分散性负载型金属催化剂的方法，其特征是： 所述的等离子体工作气体为N2，O2，Ar，He，H2。
8.如权利要求1或2所述的一种等离子体制备高分散性负载型金属催化剂的方法，其特征是： 所述的催化剂类型为负载性金属催化剂，催化剂载体为分子筛，氧化铝，氧化硅，活性炭。
技术领域
本发明属于催化技术领域，特别是一种等离子体制备高分散性负载型金属催化剂的方法。
背景技术
负载型催化剂是化学工业中常用的催化剂，它可以使比较昂贵的金属活性组分均匀的分 散到催化剂的表面，从而节约金属的用量，还可以提高催化剂的活性。制备负载型催化剂常 用的方法包括浸渍法、离子交换法、溶胶凝胶法以及共沉淀法等，这些方法都已经成功的应 用于工业生产当中。但是随着对环境保护的重视，对能源的需求等，活性高、价格低的催化 剂越来越受到重视，因此越来越多的新型催化剂制备方法涌现出来。如1998，14(9)：769 的《物理化学学报》中提到：常用微生物还原法制备了高分散的催化剂，但是这种方法还只 是在实验室阶段，微生物的选取很繁琐，催化剂的制备周期也很长，因此催化剂的制备成本 就比较高，另外他们目前制备的催化剂还没有经过焙烧和用于催化活性测试。专利 CN02138658.7《担体负载铂金属及铂基多元金属催化剂有机溶胶制备法》的制备过程为：在 有机介质中(醇类化合物)利用SnCl2来还原铂金属及铂基多元金属的盐类或酸类化合物， 得到金属溶胶；再将担体加入溶胶从而得到负载型催化剂。但是该催化剂的后续过程中还要 经过碱洗，酸洗或水洗，干燥后再进行一定的热处理，这就使得制备过程比较复杂，难于掌 握。论文Mahata N.，Vishwanathan V.，Journal of Catalysis，196(2000)，262-270，讨论了Pd前体 (Pd(OOCCH3)2，PdCl2，Pd(NH3)4Cl2)担载在氧化铝或氧化镁上对苯酚加氢反应催化活性的影 响，发现采用Pd(OOCCH3)2作为Pd前体的催化剂中金属分散度最好，活性也最高。但是在 实际应用中，类似于Pd(OOCCH3)2的金属有机化合物的价格非常高，这会大大的增加生产成 本。论文Philippe Serp，Plilippe Kalck，Roselyne Feurer，Chemistry Review，102(2002)， 3085-3128，综述了采用化学气相沉积法制备负载型催化剂，又称为气相浸渍-分解法(GPI-D)， 也就是使金属活性前体汽化后再沉积在载体上，最后加热焙烧使前体分解。与常规液相浸渍 法比较，该法可以使金属活性组分分布更加均匀，活性也提高很多。但是金属前体的选择是 个大问题，它要求容易气化，运输过程中热稳定性好，易于制备，还要纯度高，热分解又要 容易彻底，现在最常用的金属前体是金属羰基化合物(M(CO)x)，目前还很难应用于实际工 业生产过程中。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型的催化剂制备方法，这样制备的催化剂，其金属活性组分 分散度有很大的提高。该方法是在催化剂制造工业中最常用的方法——液相浸渍法和离子交 换法的基础上，在高温焙烧前对催化剂进行简单的等离子体处理，就可以大大提高催化活性。
本发明的技术方案是这样实现的：
金属活性组分采用浸渍法或离子交换法负载到催化剂上，然后干燥；放入放电管中进行 等离子体处理。
具体操作步骤如下：
1.把干燥后的催化剂放入放电管中，抽真空至10～20Pa，通入N2、O2、H2或惰性 气体，使放电管的压力达到10～1000Pa，在两电极间加200～5000V的电压，进行 等离子体处理10～500分钟；
2.经等离子体处理过的催化剂取出后，在300～600℃下焙烧3～7小时。 如果是双组分催化剂，第二组分也按照步骤1、2进行担载。
金属离子一般按0.01～10％的计量负载到催化剂上。金属活性组分采用贵金属，铁系金属， Cu，Zn，Mo，W等。
上述等离子体一般为冷等离子体。冷等离子体包括辉光放电等离子体，射频放电等离子 体，微波等离子体。
所述等离子体工作气体为N2，O2，Ar，He，H2等。
所述的等离子体制备高分散性负载型金属催化剂的方法，处理的催化剂类型为负载型金 属催化剂，催化剂载体为分子筛，氧化铝，氧化硅，活性炭等。
经过等离子体法制备的催化剂，金属活性组分均匀的分布在催化剂表面，分散度增加， 而且还可以改善载体与活性组分的相互作用。
本发明为制备高效催化剂开辟了新的途径。该法非常容易投入工业化生产，在现有的生 产条件下，仅需要加入一道等离子体处理工序就可以大大提高催化活性，从而节约成本，提 高经济效果。
具体实施方式
实施例1.
采用浸渍法把2％钯负载到HZSM-5分子筛，然后再在110℃下干燥4小时。把催化剂 放入辉光放电等离子体装置中两电极之间。密闭后开始抽真空到10Pa，调节氩气流量使真空 系统压力维持在100Pa，然后在电极之间持续加1000V的直流电压，处理时间为60分钟。将 催化剂取出后，放入焙烧炉中500℃焙烧4小时，即得Pd/HZSM-5。通过高分辩透射电镜 可以看到活性组分Pd的颗粒直径为5nm左右。
实施例2.
采用浸渍法把4％Mo负载到活性氧化铝，然后干燥。把催化剂放入辉光放电等离子体装 置中两电极之间。密闭后开始抽真空到10Pa，调节氮气流量使真空系统压力维持在50Pa，然 后在电极之间持续加500V的直流电压，处理时间为50分钟。将催化剂取出后，放入焙烧炉 中500℃焙烧7小时，即得Mo/Al2O3，通过高分辩透射电镜可以看到活性组分Mo的颗粒直 径为1～10nm左右。
实施例3.
对实施例2所得的催化剂，加入硝酸钴溶液，使催化剂上Co含量为3％，搅拌30分钟 后静置12小时，然后干燥。把催化剂放入辉光放电等离子体装置中两电极之间。密闭后开始 抽真空到10Pa，调节氮气流量使真空系统压力维持在50Pa，然后在电极之间持续加500V的 直流电压，处理时间为50分钟。将催化剂取出后，放入焙烧炉中500℃焙烧7小时，即得 CoMo/Al2O3，通过高分辩透射电镜可以看到活性组分Mo和Co的颗粒直径为1～10nm左右。
实施例4.
与实施例1条件相同，但是采用离子交换法将铂担载到分子筛上，Pt担载量为0.01％， 等离子体产生方式为射频放电，工作气体为氦气，系统真空度为1000Pa，通过高分辩透射电 镜可以看到活性组分Pt的颗粒直径为3nm左右。
实施例5.
与实施例4相同，但是担载到分子筛上的是氯化铑溶液，等离子体产生方式为微波等离 子体，通过高分辩透射电镜可以看到活性组分铑Rh的颗粒直径为1～10nm左右。
实施例6.
与实施例5相同，但是催化剂载体为SiO2，等离子体工作气体为H2，系统真空度为10Pa， 两极间电压为200V，处理时间为10分钟，在300℃焙烧3小时，通过高分辩透射电镜可以 看到活性组分Pd的颗粒直径为1～10nm左右。
实施例7.
与实施例4基本相同，但是催化剂载体为活性炭，等离子体工作气体为O2，通过高分辩 透射电镜可以看到活性组分铑的颗粒直径为1～10nm左右。
实施例8.
与实施例2基本相同，但是活性组分为W，两极间电压为5000V，处理时间为500分钟， 通过高分辩透射电镜可以看到活性组分Mo的颗粒直径为1～10nm左右。
实施例9
对实施例8所得的催化剂，相同条件下担载第二活性组分Ni，使Ni的含量达到10％， 然后，然后干燥。把催化剂放入辉光放电等离子体装置中两电极之间。密闭后开始抽真空到 20Pa，调节氮气流量使真空系统压力维持在50Pa，然后在电极之间持续加2500V的直流电压， 处理时间为150分钟。将催化剂取出后，放入焙烧炉中500℃焙烧7小时，即得Mo-Ni-Al2O3， 通过高分辩透射电镜可以看到活性组分Mo和Ni的颗粒直径为1～10nm左右。
实施例10.
与实施例2基本相同，但是在体中活性组分Mo的含量为6％，催化剂载体为HZSM-5 分子筛，通过高分辩透射电镜可以看到活性组分Mo的颗粒直径为1～10nm左右。
实施例11
对实施例10相同条件下担载第二活性组分Fe，含量为1％，在600℃焙烧4小时，通过 高分辩透射电镜可以看到活性组分的颗粒直径为1～10nm左右，通过高分辩透射电镜可以看 到活性组分的颗粒直径为5nm左右。
实施例12
与实施例4基本相同，但是在相同条件下担载第二活性组分Zn，通过高分辩透射电镜可 以看到活性组分的颗粒直径为1～10nm左右。
实施例13
与实施例8基本相同，但是相同条件下担载第二活性组分Cu，通过高分辩透射电镜可以 看到活性组分的颗粒直径为1～10nm左右。
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