具有經(jīng)硫酸處理并分散有Pt-Pd的聚合物電解質(zhì)多層體的催化劑的制備方法
【專利說明】具有經(jīng)硫酸處理并分散有Pt-Pd的聚合物電解質(zhì)多層體的 催化劑的制備方法
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請要求于2013年11月26日提交的，題為"具有經(jīng)硫酸處理并沉積有Pt-Pd 的聚合物電解質(zhì)多層體的催化劑的制備方法"的韓國專利申請第10-2013-0144273號的權(quán) 益，將其以全文引用至本申請的方式并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本公開涉及一種具有聚合物電解質(zhì)多層體（polymer electrolyte multilayers) 的催化劑的制備方法，所述聚合物電解質(zhì)多層體含有分散的（嵌入的或附著的）Pt-Pd顆粒 作為金屬組分，所述催化劑適用于生產(chǎn)過氧化氫。更具體地，本公開涉及一種用于生產(chǎn)過氧 化氫的催化劑的制備方法，該催化劑具有裝載有Pt-Pd的聚合物電解質(zhì)多層體，其中在陰 離子樹脂支持體上形成聚合物電解質(zhì)多層體，用硫酸進(jìn)行處理，然后加載Pt-Pd顆粒，從而 長期保持高活性，本公開還涉及一種使用以上方法制備的催化劑從氫氣和氧氣直接生產(chǎn)過 氧化氫的方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 過氧化氫為弱酸性，并且是一種能與水混溶的無色液體，因此作為氧化劑、漂白劑 等被廣泛地應(yīng)用。通常用于生產(chǎn)過氧化氫的是蒽醌工藝，目前已知通過其生產(chǎn)了過氧化氫 總供應(yīng)量的95%或更多。如下所示，通過蒽醌氫化和氧化循環(huán)反應(yīng)來進(jìn)行蒽醌工藝。
[0005] -氫化（氫氣與蒽醌（Q)之間的反應(yīng)，生成蒽氫醌（H2Q))
[0006]
【主權(quán)項】
1. 一種制備具有聚合物電解質(zhì)多層體的催化劑的方法，其包括： a) 在陰離子支持體上循序形成陽離子聚合物電解質(zhì)層和陰離子聚合物電解質(zhì)層，從而 形成聚合物電解質(zhì)多層體； b) 用硫酸處理步驟a)所述的聚合物電解質(zhì)多層體；以及 c) 將Pt前體和Pd前體裝載入或嵌入在步驟b)中經(jīng)硫酸處理的所述聚合物電解質(zhì)多 層體中，并由還原劑還原所述Pt前體和所述Pd前體，以形成分散于所述聚合物電解質(zhì)多層 體中的Pt-Pd金屬顆粒， 其中在被還原的Pt-Pd金屬顆粒中，Pt/Pd原子比為0. 02至0. 15。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述陰離子支持體具有磺酸官能團。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟a)重復(fù)兩次或更多次。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟a)是通過使陽離子聚合物電解質(zhì)溶液和陰離 子聚合物電解質(zhì)溶液與所述陰離子支持體循序地接觸來進(jìn)行的。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述陽離子聚合物電解質(zhì)為聚（烯丙基胺）鹽酸 鹽、聚二烯丙基二甲基銨、聚（乙烯亞胺）、聚（丙烯酰胺-共-二烯丙基二甲基銨）、或其 組合。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述陰離子聚合物電解質(zhì)為聚（4-苯乙烯磺酸）、 聚（4-苯乙烯磺酸鹽）、聚（丙烯酸）、聚（丙烯酰胺）、聚（乙烯基膦酸）、聚（2-丙烯酰 胺-2-甲基-1-丙磺酸）、聚（茴香醚磺酸）、聚（乙烯磺酸）、聚（乙烯磺酸鹽）或其組合。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中用于所述陽離子聚合物電解質(zhì)溶液和所述陰 離子聚合物電解質(zhì)溶液的溶劑為水、正己烷、乙醇、三乙胺、四氫呋喃（THF)、二甲基亞砜 (DMSO)、乙酸乙酯、異丙醇、丙酮、乙腈、苯、丁醇、氯仿、二乙醚、或其混合物。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟b)中使用的所述硫酸為具有0. 05至8M的濃 度的硫酸水溶液。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中步驟b)是通過在20至120°C下使所述硫酸水溶 液與所述聚合物電解質(zhì)多層體持續(xù)接觸5至600min的方式來進(jìn)行的。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟c)包括使含有所述Pt前體和所述Pd前體 的溶液與具有所述聚合物電解質(zhì)多層體的所述支持體產(chǎn)生接觸， 其中在所述溶液中所述Pt前體和所述Pd前體具有0. 05至IOM的濃度。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中含有所述Pt前體和所述Pd前體的所述溶液具 有1至6的pH。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述催化劑中所述被還原的Pt-Pd金屬顆粒的 量為 0· 0 Iwt % 至 5wt %。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述被還原的Pt-Pd金屬顆粒中，Pt/Pd原子 比為0.05至0. 1。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述被還原的Pt-Pd金屬顆粒具有1至IOOnm的 尺寸。
15. -種生產(chǎn)過氧化氫的方法，其包括： 使用通過權(quán)利要求1至14任一項所述方法制備的具有聚合物電解質(zhì)多層體的催化劑 來使氫氣和氧氣進(jìn)行反應(yīng)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中使用含有IOOppm或更少的鹵素添加劑且沒有酸 促進(jìn)劑的溶劑，在液相反應(yīng)中進(jìn)行所述反應(yīng)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中在20至60°C的反應(yīng)溫度以及35至70巴的反 應(yīng)壓力下進(jìn)行所述反應(yīng)。
【專利摘要】本文公開了一種具有分散于聚合物電解質(zhì)多層體中的Pt-Pd的催化劑的制備方法，所述催化劑適用于生產(chǎn)過氧化氫，其中通過在陰離子樹脂支持體上形成聚合物電解質(zhì)多層體并進(jìn)行硫酸處理和加載(嵌入或附著)Pt-Pd顆粒制備而成的所述催化劑的使用，可得到持續(xù)長期時間的高的氫氣轉(zhuǎn)化率、氫氣選擇性和過氧化氫收率。
【IPC分類】B01J31-08, B01J31-10, C01B15-029, B01J31-28
【公開號】CN104667975
【申請?zhí)枴緾N201410696873
【發(fā)明人】洪錫俊, 權(quán)容卓, 李和庭, 金泰禛, 秋大賢
【申請人】Sk新技術(shù)株式會社, Sk綜合化學(xué)株式會社
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2014年11月26日
【公告號】EP2875861A2, US20150147267