一种铂钯钌铑金属负载型钛基催化剂
在现代工业快速发展的背景下，大气污染已经直接威胁到人类的生存和健康。其中，一氧化碳作为一种常见的大气污染物，具有低浓度，高毒性等特点，其消除和转化已经受到了世界各国的大力关注。近年来，随着催化技术的发展并逐渐形成一个独立的研究领域，这项技术在环境净化与新物质的合成等方面发挥出了重要作用。其中，高效催化剂的研发和利用一直是环保领域内的重点研究对象，在众多的一氧化碳催化剂中，钛基催化剂以其催化活性高、化学稳定性好、绿色环保、成本低廉等特点倍受人们的青睐。特别是金属负载型钛基催化剂，由于其良好的催化活性已经被广泛研究。但是这些金属负载型催化剂仍然面临着一些挑战，特别是催化剂的合成与成本等问题，这些缺陷使其广泛的工业应用受到极大的制约。因此，开发催化活性高，金属负载量低的催化剂是当前研究的热点。已有文献表明，催化剂中金属颗粒和载体颗粒的尺寸大小，以及两者之间的界面作用严重影响着催化剂的性能。但目前已有的催化剂所负载的金属颗粒的大小很难调控，这严重制约了催化剂性能的改善及应用。
本发明的目的是提供一种金属负载型钛基催化剂及其制备方法，其为金属负载型钛基催化剂，化学通式为M/Ti02， (Μ = Pt、Au、Ag、Cu、Pd、Ru、Rh)，二氧化钛载体为棒状形貌，由晶粒尺寸为4〜8nm的金红石相二氧化钛纳米颗粒组装成，负载的金属铂、金、银、铜、钯、钌、铑为单质状态，粒径大小为2〜IOnm。本发明所述的二氧化钛前驱体按下述步骤制备： (1)在室温条件下，将三氯化钛及饱和氯化钠溶液按重量比2 ： 5置于200mL三口烧瓶中； (2)将氮气通入步骤（1)的三口烧瓶中，磁力搅拌上述溶液30分钟，排除烧瓶中的氧气； (3)在氮气的保护下，将步骤（2)中的烧瓶加热到一定的温度，恒温12小时； (4)待步骤（3)烧瓶冷却至室温，快速洗涤所得沉淀，即为TW2前驱物。上述步骤（3)中的加热使用的是油浴加热装置，温度控制在80〜100°C。所述的金属负载二氧化钛催化剂可按照下述步骤实现： (1)将上述步骤得到的二氧化钛的前驱体分散到120mL蒸馏水中，磁力搅拌，加热到一定温度； (2)将金属先驱溶液按不同的比例分两次加入到步骤（1)所得的悬浮液中，两次加入时间相隔15分钟；] (3)将步骤（2)所得的悬浮液恒温3小时，冷却后放置于空气中； (4)将步骤（3)所得的沉淀充分洗涤，在一定温度下空气中干燥4〜12小时。上述步骤（1)中的加热使用的是油浴加热装置，温度为60〜100°C。
本发明采用两步法制备的金属负载型二氧化钛催化剂，首先制备出二氧化钛的前驱体，之后通过三价钛和金属阳离子之间的原位氧化还原作用，得到了分布均勻，粒径较小的金属颗粒。该金属负载型二氧化钛催化剂为常压低温合成，所得的催化剂金属负载含量低，粒径较小，分布均勻，具有优良的一氧化钛催化性能。本发明不仅优化了金属颗粒粒径以及载体与金属两者之间的界面，而且工艺过程简单，操作方便，制备参数易于控制，重复性好，可以规模化合成。