负载型钛基金属氧化物催化剂、制备方法及其应用

本公开涉及催化剂制备的，尤其涉及一种负载型钛基金属氧化物催化剂、制备方法及其应用。

背景技术：

1、负载型催化剂具有明确的结构，易于批量制备，在催化领域中被广泛应用，然而，负载型催化剂在反应过程中会发生活性位点脱落、载体本身被氧化的问题，存在快速失活、反应稳定性降低等缺点。

2、为了解决催化剂失活的问题，选择合适的催化剂载体对于提升负载型催化剂的活性与稳定性至关重要。部分金属氧化物，如二氧化钛(tio2)、五氧化二钽(ta2o5)、五氧化二铌(nb2o5)、二氧化铪(hfo2)等，在不同的反应条件下都能表现出较好的载体稳定性，尤其是在酸性体系也有较高稳定性，使金属氧化物成为负载型催化剂中的理想载体。但金属氧化物大部分是半导体氧化物，导致其作为催化剂载体时的导电性较差，难以满足作为负载型催化剂载体的需求。因此，有必要提供一种方法改善催化领域中金属氧化物作为催化剂载体时的导电性。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本公开提供了一种负载型钛基金属氧化物催化剂、制备方法及其应用，以期至少部分地解决上述提及的技术问题。

2、为了解决上述技术问题，本公开提供的技术方案如下：

3、作为本公开的第一个方面，提供了一种负载型钛基金属氧化物催化剂的制备方法，包括：

4、将钛盐与过渡金属盐分散到有机溶剂中得到分散溶液；

5、向分散溶液中滴加醇溶液，混合反应后得到钛基金属氧化物前驱体；

6、将钛基金属氧化物前驱体进行煅烧处理后，与贵金属盐混合进行还原处理，使贵金属负载到钛基金属氧化物上，得到负载型钛基金属氧化物催化剂。

7、根据本公开的实施例，过渡金属盐与钛盐的摩尔比为0.01:1～0.5:1；

8、钛盐包括：钛酸四异丙酯、四氯化钛、钛酸四丁酯或四溴化钛中的任意一种或多种；

9、过渡金属盐包括：乙醇钽、乙醇铌、乙醇铪或乙醇锆中的任意一种或多种。

10、根据本公开的实施例，有机溶剂包括：甲醇、乙醇、异丙醇、甲苯、乙醚、丙酮中的任意一种或多种。

11、根据本公开的实施例，醇溶液包括甲醇溶液、乙醇溶液、异丙醇溶液中的任意一种；

12、醇溶液中醇与水的体积比为0.2:1～5:1。

13、根据本公开的实施例，贵金属盐包括：铱化合物、钌化合物或铂化合物中的任意一种或多种。

14、根据本公开的实施例，煅烧处理在混合氢气气氛下进行；

15、煅烧处理的温度为700～900℃，升温速率为5～10℃/min，煅烧时间为3～6h；

16、混合氢气为氩氢混合气，其中氢气含量为4～10wt％。

17、根据本公开的实施例，还原处理为使用还原性溶剂进行回流处理；

18、还原性溶剂包括季戊四醇、1，2-丙二醇、乙二醇或1，4-丁二醇中的任意一种或多种。

19、根据本公开的实施例，还原处理的温度为130～180℃，时间为3～6h。

20、作为本公开的第二个方面，提供了一种负载型钛基金属氧化物催化剂，采用上述制备方法制得，其中，

21、负载型钛基金属氧化物催化剂掺杂有钛、过渡金属和贵金属；

22、负载型钛基金属氧化物催化剂的粒径为50～70nm。

23、作为本公开的第三个方面，提供了一种负载型钛基金属氧化物催化剂在电解水析氧中的应用。

24、基于上述技术方案，本公开提供的负载型钛基金属氧化物催化剂、制备方法及其应用，至少包括以下有益效果之一：

25、(1)在本公开的实施例中，利用金属钛盐与过渡金属盐形成均匀分散的溶液，反应得到钛基金属氧化物前驱体后进行煅烧处理，在高温作用下形成带有氧空位缺陷的二氧化钛，并使过渡金属能够稳定地掺杂配位到二氧化钛的空位上，从而提高催化剂的导电性。

26、(2)在本公开的实施例中，通过将钛基金属氧化物与贵金属盐进行还原处理，将贵金属盐还原成金属单质，并使钛基金属氧化物形成负载位点，从而使贵金属负载到钛基金属氧化物上为催化剂提供活性，以形成具有稳定导电性和催化活性的负载型钛基金属氧化物催化剂。

27、(3)在本公开的实施例中，本公开提供的负载型钛基金属氧化物催化剂的制备方法简单有效，反应条件相对温和，并且可根据需要调控混合组分的比例，对环境友好，便于实现批量生产，对开发负载型催化剂具有重大意义。

技术特征：

1.一种负载型钛基金属氧化物催化剂的制备方法，包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，

3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，

4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，

5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，

6.根据权利要求1所述的制备方法，其中，

7.根据权利要求1所述的制备方法，其中，

8.根据权利要求1所述的制备方法，其中，

9.一种负载型钛基金属氧化物催化剂，采用如权利要求1～8中任意一项所述的制备方法制得，其中，

10.一种如权利要求9中所述的负载型钛基金属氧化物催化剂在电解水析氧中的应用。

技术总结
本公开提供了一种负载型钛基金属氧化物催化剂、制备方法及其应用，其中，负载型钛基金属氧化物催化剂的制备方法包括：将钛盐与过渡金属盐分散到有机溶剂中得到分散溶液；向分散溶液中滴加醇溶液，混合反应后得到钛基金属氧化物前驱体；将钛基金属氧化物前驱体进行煅烧处理后，与贵金属盐混合进行还原处理，使贵金属负载到钛基金属氧化物上，得到负载型钛基金属氧化物催化剂。

技术研发人员：葛君杰,余浩,王显,卞春雷
受保护的技术使用者：中国科学技术大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25