阅读说明：本技术 一种用于废气净化催化剂的铂化合物合成方法及应用 (Synthetic method and application of platinum compound for exhaust gas purification catalyst ) 是由 栾浩 于 2019-10-16 设计创作，主要内容包括：本发明提出了一种用于废气净化催化剂的铂化合物合成方法,使用H2PtCl6作为原料,通过碱液反应水解生成氢氧化铂沉淀,氢氧化铂使用硝酸铵配位后获得中间产物,再进一步与氨水配位后最终生成硝酸铵铂。本发明还提出了用上述制备方法制得的硝酸铵铂的应用。本发明工艺较简单,过程基本无损耗,产率高,制备后的催化剂铂晶粒细,达到纳米级别,分散度高,具有优异的催化性能及抗老化能力,有效提高催化剂寿命。(The invention provides a method for synthesizing a platinum compound for a waste gas purification catalyst, which uses H2PtCl6 as a raw material, generates platinum hydroxide precipitate through alkali liquor reaction and hydrolysis, obtains an intermediate product after platinum hydroxide is coordinated by ammonium nitrate, and finally generates ammonium platinum nitrate after the platinum hydroxide is further coordinated with ammonia water. The invention also provides the application of the platinum ammonium nitrate prepared by the preparation method. The method has the advantages of simple process, basically no loss in the process, high yield, fine platinum crystal grains of the prepared catalyst, nano-level achievement, high dispersity, excellent catalytic performance and ageing resistance, and effective improvement of the service life of the catalyst.)

一种用于废气净化催化剂的铂化合物合成方法及应用

技术领域

本发明涉及贵金属催化剂领域，具体而言，涉及一种用于废气净化催化剂的铂化合物合成方法及应用。

背景技术

随着机动车数量的飞速增长，机动车尾气排放污染也日趋加大。据统计，每千辆机动车每天排出一氧化碳约3000kg，碳氢化合物200～400kg，氮氧化合物50～150kg。在我国大中型城市，机动车尾气排放已成为主要的大气污染源。机动车尾气最主要的污染物：一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化合物(NOx)、二氧化硫(SO2)、颗粒物(PM-10)和铅(Pb)等对人体健康和生态环境会造成极大的危害。因此，在大力发展机动车工业，推动社会经济发展的同时，加大机动车排放污染物的控制力度，有效保护环境是非常必要的。

中国于2001年开始引用欧洲排放法规体系，实施相当于欧Ⅰ标准的GB18352.1-2001国家第一阶段排放标准(简称“国Ⅰ”)，不断提升排放标准，从2001年至2018先后实施国Ⅰ至国Ⅴ排放标准，将于2020年实施目前世界上最先进最严格的国六排放标准；而最终目标是实现污染物的零排放。

机动车排气净化催化剂是控制及降低机动车排放达标的关键部件，根据车辆燃料及工作原理不同，主要有三效催化剂TWC、氧化型催化剂DOC、天然气转化催化剂GOC、选择性催化还原催化剂SCR、汽油机排气颗粒捕集及净化催化剂CGPF、柴油机颗粒物捕集及净化催化剂CDPF、四效催化剂FWC、贫燃催化剂LNC等等。

除SCR外，其余催化剂的核心活性成分都是贵金属铂、钯、铑。贵金属具有卓越的催化转化活性及抗老化能力，其价格昂贵，虽然学界已多年投入大量人力物力开展贵金属替代研究，但一直未能被其它材料取代。

贵金属的应用技术成为排气净化催化剂最关键最核心的技术，但是目前贵金属在催化剂上的分散度，贵金属粒晶细度不佳，贵金属单晶活性较低，导致催化剂性能低，贵金属用量大，制约了它的实际应用。

发明内容

本发明提出了一种用于废气净化催化剂的铂化合物合成方法，解决了现有的贵金属铂在催化剂上通常形成大颗粒晶体，催化效率较低，抗老化能力较弱的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于废气净化催化剂的铂化合物合成方法，包括以下步骤：

S1)往H2PtCl6溶液中加水稀释，保持搅拌，加入碱溶液，生成沉淀，然后过滤、洗涤，得到多水合氢氧化铂固体；

S2)将步骤S1)得到的多水合氢氧化铂固体放置在烘箱中，烘干，得到一水合氢氧化铂固体；

S3)将步骤S2)得到的一水合氢氧化铂固体加入到使用硝酸酸化后的硝酸铵溶液中，水浴加热，保持搅拌，一水合氢氧化铂固体逐渐溶解，生成硝酸铂－硝酸铵铂复位配合物；

S4)往步骤S3)得到的硝酸铂－硝酸铵铂复位配合物中加入氨水，即可得到硝酸铵铂溶液。

优选的，步骤S1)中所述H2PtCl6溶液质量浓度为0.5％～35％，所述碱溶液的质量浓度为1％～30％，所述H2PtCl6溶液与碱溶液的质量比为1:(0.3～1)。

优选的，步骤S1)中得到的所述多水合氢氧化铂固体化学式为Pt(OH)2·nH2O，其中n为1～12的整数。

优选的，步骤S2)中所述烘箱内烘干的条件为：温度为60～150℃，压力为0.2～1.2MPa，相对湿度为10％～85％，烘干时间为0.5～12小时。

优选的，步骤S3)中所述硝酸铵溶液质量浓度为0.5％～30％，所述一水合氢氧化铂固体与所述硝酸铵溶液的质量比为1：(1～50)。

优选的，步骤S3)中水浴加热的温度为35～90℃。

优选的，步骤S4)中所述氨水的质量浓度为2％～20％。

优选的，步骤S1)中所述碱溶液为氢氧化钾、氢氧化钡、氢氧化锶、氢氧化锂或氢氧化铷中的任一种或多种。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：该方法工艺较简单，过程基本无损耗，产率高，制备后的催化剂铂晶粒细，达到纳米级别，分散度高，具有优异的催化性能及抗老化能力，有效提高催化剂寿命。

附图说明

图1为应用实施例合成的铂铑催化剂中铂晶粒的透射电镜图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。

本发明提供了一种用于废气净化催化剂的铂化合物合成方法：

实施例1

称取含H2PtCl6 20％的溶液10克，加水40克稀释，保持搅拌，加入20％氢氧化钾溶液8.5克，生成浅黄色沉淀，过滤，使用20℃去离子水洗去钾离子及氯离子，得到多水合氢氧化铂，其化学式为Pt(OH)2·nH2O(Ⅱ)，其中n为1～12的整数；将多水合氢氧化铂放置在专用烘箱，在0.8MPa，120℃，相对湿度65％条件下，烘干2小时，得到淡黄色一水合氢氧化铂固体1.32克，将该一水合氢氧化铂加入到15克使用硝酸酸化的1％浓度硝酸铵溶液中，水浴加热至50℃，保持搅拌，一水合氢氧化铂逐渐溶解，生成橙红色硝酸铂－硝酸铵铂复位配合物溶液，其化学式为NH₄-Pt-(NO₃)₆-Pt-NH₄，硝酸铂－硝酸铵铂复位配合物溶液中加入质量浓度为5％氨水3.6克，搅拌2小时，得到硝酸铵铂溶液，其化学式为(NH₃)₄Pt(NO₃)₂；取样分析，硝酸铵铂溶液含铂0.93克，硝酸铵铂的产率为97.2％。

实施例2

称取含H2PtCl6 0.5％的溶液30克，加水40克稀释，保持搅拌，加入1％氢氧化钾溶液24克，生成浅黄色沉淀，过滤，使用20℃去离子水洗去钾离子及氯离子，得到多水合氢氧化铂；将多水合氢氧化铂放置在专用烘箱，在0.2MPa，60℃，相对湿度10％条件下，烘干0.5小时，得到淡黄色一水合氢氧化铂固体0.187克；将该一水合氢氧化铂加入到9.35克使用硝酸酸化的0.5％浓度硝酸铵溶液中，水浴加热至35℃，保持搅拌，生成橙红色硝酸铂－硝酸铵铂复位配合物溶液，在硝酸铂－硝酸铵铂复位配合物溶液中加入质量浓度为3％氨水40克，搅拌2小时，得到硝酸铵铂溶液；取样分析，硝酸铵铂的产率为97.2％。

实施例3

称取含H2PtCl6 35％的溶液40克，加水120克稀释，保持搅拌，加入30％氢氧化钾溶液35克，生成浅黄色沉淀，过滤，使用20℃去离子水洗去钾离子及氯离子，得到多水合氢氧化铂；将多水合氢氧化铂放置在专用烘箱，在1.2MPa，150℃，相对湿度85％条件下，烘干12小时，得到淡黄色一水合氢氧化铂固体8.2克；将该一水合氢氧化铂加入到40克使用硝酸酸化的30％浓度硝酸铵溶液中，水浴加热至90℃，保持搅拌，生成橙红色硝酸铂－硝酸铵铂复位配合物溶液，在硝酸铂－硝酸铵铂复位配合物溶液中加入质量浓度为20％氨水6克，搅拌2小时，得到硝酸铵铂溶液；取样分析，硝酸铵铂的产率为90.58％。

实施例4

称取含H2PtCl6 20％的溶液10克，加水40克稀释，保持搅拌，加入5％氢氧化钡溶液8.5克，生成浅黄色沉淀，过滤，使用20℃去离子水洗去钡离子及氯离子，得到多水合氢氧化铂；将多水合氢氧化铂放置在专用烘箱，在0.8MPa，120℃，相对湿度65％条件下，烘干2小时，得到淡黄色一水合氢氧化铂固体1克；将该一水合氢氧化铂加入到15克使用硝酸酸化的1％浓度硝酸铵溶液中，水浴加热至50℃，保持搅拌，生成橙红色硝酸铂－硝酸铵铂复位配合物溶液，在硝酸铂－硝酸铵铂复位配合物溶液中加入质量浓度为5％氨水4克，搅拌2小时，得到硝酸铵铂溶液；取样分析，硝酸铵铂的产率为16.81％。

实施例5

称取含H2PtCl6 20％的溶液10克，加水40克稀释，保持搅拌，加入20％氢氧化锶溶液8.5克，生成浅黄色沉淀，过滤，使用20℃去离子水洗去锶离子及氯离子，得到多水合氢氧化铂；将多水合氢氧化铂放置在专用烘箱，在0.8MPa，120℃，相对湿度65％条件下，烘干2小时，得到淡黄色一水合氢氧化铂固体1.22克；将该一水合氢氧化铂加入到15克使用硝酸酸化的1％浓度硝酸铵溶液中，水浴加热至50℃，保持搅拌，生成橙红色硝酸铂－硝酸铵铂复位配合物溶液，在硝酸铂－硝酸铵铂复位配合物溶液中加入质量浓度为5％氨水4克，搅拌2小时，得到硝酸铵铂溶液；取样分析，硝酸铵铂的产率为94.7％。

实施例6

称取含H2PtCl6 20％的溶液10克，加水40克稀释，保持搅拌，加入12.8％氢氧化锂溶液8.5克，生成浅黄色沉淀，过滤，使用20℃去离子水洗去锂离子及氯离子，得到多水合氢氧化铂；将多水合氢氧化铂放置在专用烘箱，在0.8MPa，120℃，相对湿度65％条件下，烘干2小时，得到淡黄色一水合氢氧化铂固体2克；将该一水合氢氧化铂加入到15克使用硝酸酸化的1％浓度硝酸铵溶液中，水浴加热至50℃，保持搅拌，生成橙红色硝酸铂－硝酸铵铂复位配合物溶液，在硝酸铂－硝酸铵铂复位配合物溶液中加入质量浓度为5％氨水4克，搅拌2小时，得到硝酸铵铂溶液；取样分析，硝酸铵铂的产率为73.68％。

实施例7

称取含H2PtCl6 20％的溶液10克，加水40克稀释，保持搅拌，加入20％氢氧化铷溶液8.5克，生成浅黄色沉淀，过滤，使用20℃去离子水洗去铷离子及氯离子，得到多水合氢氧化铂；将多水合氢氧化铂放置在专用烘箱，在0.8MPa，120℃，相对湿度65％条件下，烘干2小时，得到淡黄色一水合氢氧化铂固体0.72克；将该一水合氢氧化铂加入到15克使用硝酸酸化的1％浓度硝酸铵溶液中，水浴加热至50℃，保持搅拌，生成橙红色硝酸铂－硝酸铵铂复位配合物溶液，在硝酸铂－硝酸铵铂复位配合物溶液中加入质量浓度为5％氨水4克，搅拌2小时，得到硝酸铵铂溶液；取样分析，硝酸铵铂的产率为56.2％。

实施例8

称取含H2PtCl6 20％的溶液50克，加水100克稀释，保持搅拌，加入20％氢氧化钾溶液15克，生成浅黄色沉淀，过滤，使用20℃去离子水洗去钾离子及氯离子，得到多水合氢氧化铂；将多水合氢氧化铂放置在专用烘箱，在0.6MPa，80℃，相对湿度85％条件下，烘干3小时，得到淡黄色一水合氢氧化铂固体2.34克；将该一水合氢氧化铂加入到2.34克使用硝酸酸化的1％浓度硝酸铵溶液中，水浴加热至60℃，保持搅拌，生成橙红色硝酸铂－硝酸铵铂复位配合物溶液，在硝酸铂－硝酸铵铂复位配合物溶液中加入质量浓度为2％氨水15克，搅拌2小时，得到硝酸铵铂溶液；取样分析，硝酸铵铂的产率为24.11％。

实施例9

称取含H2PtCl6 20％的溶液50克，加水100克稀释，保持搅拌，加入20％氢氧化钾溶液35克，生成浅黄色沉淀，过滤，使用20℃去离子水洗去钾离子及氯离子，得到多水合氢氧化铂；将多水合氢氧化铂放置在专用烘箱，在0.6MPa，80℃，相对湿度85％条件下，烘干3小时，得到淡黄色一水合氢氧化铂固体5.46克；将该一水合氢氧化铂加入到30克使用硝酸酸化的5％浓度硝酸铵溶液中，水浴加热至80℃，保持搅拌，生成橙红色硝酸铂－硝酸铵铂复位配合物溶液，在硝酸铂－硝酸铵铂复位配合物溶液中加入质量浓度为2％氨水15克，搅拌2小时，得到硝酸铵铂溶液；取样分析，硝酸铵铂的产率为84.54％。

实施例10

称取含H2PtCl6 20％的溶液50克，加水100克稀释，保持搅拌，加入18％氢氧化钾溶液50克，生成浅黄色沉淀，过滤，使用20℃去离子水洗去钾离子及氯离子，得到多水合氢氧化铂；将多水合氢氧化铂放置在专用烘箱，在0.6MPa，80℃，相对湿度85％条件下，烘干3小时，得到淡黄色一水合氢氧化铂固体7克；将该一水合氢氧化铂加入到30克使用硝酸酸化的1％浓度硝酸铵溶液中，水浴加热至80℃，保持搅拌，生成橙红色硝酸铂－硝酸铵铂复位配合物溶液，在硝酸铂－硝酸铵铂复位配合物溶液中加入质量浓度为2％氨水15克，搅拌2小时，得到硝酸铵铂溶液；取样分析，硝酸铵铂的产率为34.8％。

应用实施例

本发明还提供了采用上述硝酸铵铂制备铂铑催化剂的应用，包括以下步骤：

称取伽玛氧化铝80克，稀土储氧材料20克，加入200克水中，搅拌，加入实施例1里合成的硝酸铵铂溶液0.45克，加入硝酸铑0.05克，搅拌2小时，150℃烘干，650℃煅烧制成铂铑催化剂。图1为应用实施例合成的铂铑催化剂中铂晶粒的透射电镜图，由图中可以看出，铂晶粒的直径小于10纳米，达到纳米级别。

需要说明的是，上述各实施例中试剂的百分比浓度均为质量浓度。

本发明的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本发明技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本发明的保护范围内。