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自制怀炉触媒--尝试化学方法

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之前用铂钌黑做的效果也还不错,就是成本太高了,上两周趁着天气反复,晚上不到20度,心血来潮尝试化学法制作铂钌触媒,做出来的外观还有点像孔雀原装的。



IP属地:北京来自Android客户端1楼2021-06-09 22:52回复
    用在新孔雀9尾上,温度也差不多




    IP属地:北京来自Android客户端2楼2021-06-09 22:55
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      触媒的组成:
      催化剂、载体或助催化剂、基材


      IP属地:北京6楼2021-07-07 17:48
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        关于催化剂
        催化金属选择:
        最常见,应用最广泛的肯定是铂,有一些自制触媒的帖子把钯吹得神乎其神,但是我查wiki,查论文,没有看到钯比铂强的观点,一些帖子做出的高温触媒很可能是铂-钯双金属催化剂的效果,但是又错误地认为两种金属就是铂的效果+钯的效果,事实上双金属催化剂确实比单一金属催化活性和抗中毒能力更好,但是这种效果来源于合金双金属的“协同效应”,得到1+1大于2的结果。铂钌双金属催化剂的论文比较多,没看到铑、钯比添加钌的效果更好的说法,钌又是最便宜的铂族元素,是个比较合适的选择。
        催化剂原料:
        自制触媒首先一个问题就是方便操作,钯、铑、铱等如何溶解是一个问题,盐酸王水之类的东西不好买,也不安全,所以最好是易溶解的原料。
        易溶解又常见的含铂原料主要有,氯铂酸、氯铂酸盐、氯亚铂酸盐、铂盐。其中氯铂酸溶解度最好,但是属于危化品,不易购买;氯亚铂酸盐溶解度好于氯铂酸盐,其中钠盐又好于钾盐好于铵盐,铂盐中常见的、溶解度又好的有四氯化铂,硝酸铂情况不明,现有信息看,硝酸铂需要溶于酸,否则会有沉淀析出。
        以上材料中,PtCl4含铂量最高,达到57%-58%(以重量计),氯亚铂酸盐含铂量在45%-50%之间,氯亚铂酸盐在40%-45,氯铂酸在40%以下。实际价格基本也是按喊铂量由贵到便宜。


        IP属地:北京7楼2021-07-07 18:50
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          关于铂黑、铂碳:
          网上出售的铂黑铂碳至少都是10微米级别尺寸,多数都达到纳米级别,理论上说,颗粒越小的催化性能越强,但是网上也看到很多人自制铂碳触媒寿命不长的。
          有些人归咎于铂碳的铂容易脱落或者铂碳悬浊液浸泡基材分布不均匀,其实这是错的。铂碳催化剂1. 需要靠碳的吸附作用增强催化效果,2. 需要靠碳保持铂粉的分散性。但是碳是不耐烧的,碳被烧掉后反应面积减小,铂颗粒会聚集板结,造成催化活性下降。只要用其他不会烧掉的负载可以解决这个问题,比如氧化铝、氧化锆、氧化稀土元素。
          铂碳悬浊液浸泡的分布问题,根据我的实践看,分部非常均匀,基材的间隙那么大,纳米级的铂碳也不可能不能渗入,但是悬浊液有个问题,就是基材会吸附铂碳颗粒,导致悬浊液浓度越来越低,后浸渍的颜色目视可见变淡。


          IP属地:北京8楼2021-07-07 19:03
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            催化剂原料补充:
            氯铂酸盐、氯亚铂酸盐除了铵盐外,会引入其他金属离子比如Na+、K+,他们的触媒的影响未知,可以在成品时用水洗涤一遍。
            催化剂溶剂:
            多数帖子里都用医用酒精或者无水酒精来溶解,我猜测使用酒精的初衷是为了快干,氯铂酸溶解到无水酒精没问题,其他盐类在酒精中的溶解度低于水。
            酒精还有一个问题,乙醇具有还原性,含铂盐中的铂会被乙醇缓慢还原出来,变成黑色的沉淀或者附着在容器壁。如果一次溶解的催化剂比较多,建议别放酒精,要不然会心疼的。
            当然酒精的缓慢还原作用不完全是坏的,浸渍后晾晒期间被酒精还原出单质,可以减少成品中的cl-离子含量。


            IP属地:北京9楼2021-07-07 19:13
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              催化剂还原工艺:
              无论用那种原料,最后都需要把铂族金属单质还原出来,起催化作用的是金属单质。
              最简单粗暴的还原方法当然是灼烧,含铂盐加热到400度以上,还原出铂单质。但是这个反应中,铂单质不是唯一产物,同时产生的还有氧化铂、不被分解的二氯化铂。实验室中得到纯度高的铂主要是两种办法,1.在氢气氛围中加热到200度以上;2.使用水合肼、甲酸还原。两种办法在简陋条件下可操作性都比较低,我查阅了论文,找到了几种比较可行的办法:
              1. 溶解原料时加入乙醇,浸渍后摊开摆放,上面覆盖保鲜膜,2天左右能看到明显颜色变化,1星期后小火烤干;
              2. 浸渍后晾干或烘干,浸入50%乙二醇溶液,微波炉加热到140度左右,温度不能太高,否则乙二醇会结焦,用纯净水轻轻冲洗,带走残留的乙二醇,烘干或者小火烤干。
              第一种办法比较难确保反应完成度,我用的是第二种办法。


              IP属地:北京10楼2021-07-07 22:26
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                载体/助催化剂:
                直接浸渍基材制作的触媒,会存在衰减、难点火等问题,原因同上面铂碳的载体碳被烧掉的情况。查阅催化剂相关论文时都能看到载体对催化剂有非常重要的作用,载体主要有两种:
                1. 碳、氧化铝 这类,只起到吸附反应物和分散催化剂的作用;
                2. 本身有一定催化能力,能加强主催化剂的催化活性,但是单独使用性能不好,称为助催化剂,如二氧化碳、稀土氧化物。
                稀土(镧系)金属氧化物比较显著的特点是在火焰上灼烧时会产生明亮的黄色光芒,孔雀原装的触媒也有这个特点,而且触媒的颜色也不是全黑,而是黄棕色,可见孔雀原装触媒肯定也含有镧系氧化物。自制触媒圈不知道谁最先发现的这一点,镧系氧化物是延长触媒寿命和让点火容易的关键,我只想说这个人真tn的是个人才。
                镧系氧化物存在“氧空穴”,能够锚定金属催化剂,吸附、转移氧,可以提高氧化催化的效率和耐氧能力。去年就看到有人神神秘秘的在卖“稀土触媒”,当时对他到底用哪种稀土很好奇,其实所有镧系金属氧化物都可以,但是其中价格最便宜的是氧化铈。
                氧化铈不溶于水,所以肯定也需要用浸渍、灼烧的办法来制造附着在基材上的氧化铈。
                我再贡献一点,前面说到双金属合金催化剂性能优于组成金属任意单一的一种,镧系氧化物也可以通过“掺杂”来提高“氧空穴”的数量,我找到一篇镧系氧化物担载铂催化甲醛氧化的论文,其中的结论是铈掺杂少量钆能得到最佳的催化性能。


                IP属地:北京13楼2021-07-07 23:29
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                  稀土氧化物载体工艺:
                  镧系金属活性较高,近似于镁、铝,所以要想灼烧生成氧化铈,用氯化铈是不行的(氯化镁、氯化铝加热不能生成氧化镁、氧化铝),硝酸铈、醋酸铈可以。硝酸铈灼烧时生产一氧化氮,有刺激性,注意。所以在有些帖子里说的制备办法,把催化剂原料(含Cl-)和硝酸铈混在一起,然后再灼烧,这种做法很有问题,Cl-与铈的结合能力强于O2-,Cl-的含量会很高。
                  另外,由于铈的比例远高于铂,这种做法会形成氧/氯化铈包裹铂的微观结构,同上面那篇论文指出,氧化铈表面吸附铂的催化活性要优于氧化铈包裹铂
                  所以正确的做法应该分步制作,先灼烧生成氧化铈,再用氧化铈浸入含铂溶液,再用前面的还原法还原铂。
                  很多人在加铈盐时都会遇到一个问题,铈的需要量比较大,但是铈放多了又容易让基材变硬、板结、不透气,下面的办法可以解决:
                  铈盐浸渍够晾至半干(不能烘烤,会板结),摊开,配置饱和草酸或者草酸铵溶液,用喷壶喷洒到浸渍过铈盐的基材上,翻面再喷一次。
                  草酸家用除垢剂的主要成分,粉末装草酸也很容易购买到,草酸对皮肤有一定腐蚀性,要注意。草酸根能与镧系金属阳离子形成细末状沉淀,性状类似氢氧化钙。基材中的草酸铈不易板结,直接烤干。
                  我使用的醋酸铈不会有杂质成分残留,硝酸铈烘烤可能会有亚硝酸根残留,草酸铈沉淀后洗涤也可以用来去除杂质。
                  下图:制备好的氧化铈钆基材。


                  IP属地:北京15楼2021-07-08 00:11
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                    基材:
                    我试过的基材有:陶瓷棉编制带、陶瓷纸、高硅氧纤维毡、高硅氧套管
                    陶瓷棉编制带,会扎手,陶瓷纤维长度较短,韧性不好,陶瓷纸和编织带都含有粘结材料,过火后都会变酥,磕碰容易掉渣。
                    高硅氧套管是在吧里看到别人做的,自己也试了,也买了咸鱼上的,温度不错,也不容易破损,但是套管保暖能力差,抗冷风性能不太好,北京冬天户外容易冻灭,燃料含量低时也容易提前灭,换原装头还能点燃燃烧几个小时。
                    纤维毡或者纤维棉是比较好的选择,核心温度能够保持,不容易冻灭,孔雀原厂的基材应该也是高硅氧毡,虽然炉头说明书上写的是玻璃纤维,但是普通玻璃纤维在300度就会软化,只可能是高硅氧或者二氧化硅纤维。耐操性能不如套管,虽然比陶瓷纸强,但是还是有可能掉渣。
                    有的高硅氧制品可能涂了油或者蜡,浸渍各种溶液时难以浸润,浸渍前先在火烧灼烧一下就好。



                    IP属地:北京16楼2021-07-08 00:50
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                      钯和铂的温度问题,我建议你还是测试一下。钯那么贵,大家还用,还是因为有优点的。三氯化钌很便宜而且好融,但是大家不用,也是有原因的


                      IP属地:安徽来自Android客户端25楼2021-09-28 08:55
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                        你用的载体是个啥。
                        只看过成品的。不知道叫啥呢!
                        所以自己做只能用陶瓷纸了ヽ(ー_ー )ノ


                        IP属地:福建来自Android客户端26楼2021-10-04 16:52
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                          你这触媒啥材料?石棉的?


                          IP属地:辽宁来自Android客户端27楼2021-10-13 12:04
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                            自制片式效果





                            IP属地:北京来自Android客户端28楼2021-10-22 12:53
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                              直接上纯铂丝行不行


                              IP属地:安徽来自Android客户端29楼2021-10-22 22:05
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