一种贵金属钌单原子负载型催化剂及其制备方法和应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113617367A(43)申请公布日2021.11.09(21)申请号202010373844.6(22)申请日2020.05.06(71)申请人中国科学院城市环境研究所地址361021福建省厦门市集美大道1799号(72)发明人贾宏鹏蔡松财(74)专利代理机构北京知元同创知识产权代理事务所(普通合伙)11535代理人聂稻波吕少楠(51)Int.Cl.B01J27/045(2006.01)C07C1/02(2006.01)C07C9/04(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图4页(54)发明名称一种贵金属钌单原子负载型催化剂及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开了一种贵金属钌单原子负载型催化剂及其制备方法和应用。该催化剂包括硫化物载体和以单原子形式分散在其表面的钌，以钌基催化剂的质量计，钌单原子的占比为0.01-10％。本发明催化剂的CO2吸附能力、光生电荷分离能力、光吸收能力、光热转换能力等方面的性质得到明显提升。其制备方法具有制备简单，快速，节约成本，可实现高比重的贵金属钌在硫化镉表面的单原子分散；采用该方法制备的单原子分散的钌贵金属催化剂在提高贵金属分散度降低贵金属使用成本的同时保证催化剂光热催化还原CO2及高CH4选择性。CN113617367ACN113617367A权利要求书1/2页1.一种钌基催化剂，其特征在于，所述催化剂包括载体和以单原子形式分散在其表面的钌；所述载体为硫化镉、硫化钼和硫化锌中的至少一种。2.根据权利要求1所述的钌基催化剂，其特征在于，以所述钌基催化剂的质量计，钌单原子的占比为0.01-10％；优选地，所述钌单原子均匀分散在所述载体上；优选地，所述载体为任一形貌载体，优选为纳米棒状。3.根据权利要求1或2所述的钌基催化剂，其特征在于，所述钌基催化剂为粉末状；优选地，所述钌基催化剂的粒径为20-250nm；优选地，所述钌基催化剂的比表面积为10-150m2/g；优选地，所述钌基催化剂为0.1％Ru/CdS、0.5％Ru/CdS、1％Ru/CdS、3％Ru/CdS。4.权利要求1-3任一项所述钌基催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将载体和碳酸铵分散于去离子水中，得到悬浮液；(2)向所述悬浮液中滴加钌盐水溶液，搅拌反应，反应产物经洗涤、烘干、氢还原处理，得到所述贵金属基催化剂。5.根据权利要求4所述钌基催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述载体具有如权利要求1所述的含义，优选为CdS载体；优选地，所述CdS载体由水热反应制备得到；优选地，所述CdS载体的制备过程包括：将二水醋酸镉和L-半胱氨酸加入去离子水中，不断搅拌至形成奶白色溶液，向溶液中加入乙醇胺，再不断搅拌至形成透明溶液，经水热反应后，对反应产物进行后处理，得到所述CdS载体。6.根据权利要求4或5所述钌基催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述载体、碳酸铵和去离子水的配比为1g:(10-40)mmol:(80-150)mL；优选地，步骤(1)中，先将载体分散于去离子水中，再向其中加入碳酸铵水溶液，至体系混合均匀；优选地，所述碳酸铵水溶液的浓度为0.5-2mol/L；优选地，所述碳酸铵水溶液的用量为10-50mL。7.根据权利要求4-6任一项所述钌基催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述钌盐选自氯化钌、溴化钌、硝酸钌、亚硝酸钌、硫酸钌和醋酸钌中的至少一种；优选地，所述钌盐与所述载体的质量比为0.01-5wt％；优选地，所述钌盐水溶液的浓度为1-5mg/mL；优选地，所述搅拌反应的时间为10-36h；优选地，所述反应在室温下进行；优选地，所述洗涤为采用无水乙醇和去离子水进行交替多次洗涤；优选地，所述氢还原处理的温度为200-400℃，所述氢还原处理的时间为2-8h。8.根据权利要求4-7任一项所述钌基催化剂的制备方法，其特征在于，所述钌基催化剂的制备方法包括如下步骤：(a)将二水醋酸镉和L-半胱氨酸加入去离子水中，不断搅拌至形成奶白色溶液，向溶液中加入乙醇胺，再不断搅拌至形成透明溶液，经水热反应后，对反应产物进行后处理，得到2CN113617367A权利要求书2/2页CdS载体；(b)将所述CdS载体和碳酸铵分散于去离子水中，得到混合物；(c)向所述混合物中滴加钌盐水溶液，搅拌反应，反应产物经洗涤、烘干、氢还原处理，得到所述钌基催化剂。9.权利要求4-8任一项所述方法制备得到的钌基催化剂。10.权利要求1-3、9任一项所述钌基催化剂在光热催化还原CO2中的应用。3CN113617367A说明书1/5页一种贵金属钌单原子负载型催化剂及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明属于CO2还原催化剂材料技术领域，具体涉及