本技術(shù)涉及一種pt基雙金屬催化劑及其制備方法和應(yīng)用，屬于核燃料后處理領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、urex(普雷克斯)流程是目前商業(yè)運行核燃料后處理的主流工藝，其中鈾钚共去污分離后，分別進(jìn)入鈾純化工藝和钚純化工藝。在钚純化中，通常加入沉淀劑草酸對其進(jìn)行沉淀，其中草酸钚沉淀物過濾后的母液稱為草酸钚沉淀母液，該母液中含有钚的濃度約10～100mg/l，草酸濃度約0.1mol/l，為了回收草酸钚沉淀母液中的钚需要將其重新返回purex流程中的钚純化循環(huán)進(jìn)行萃取。而母液中含有少量的草酸對钚有很強的絡(luò)合能力，會使钚的分配系數(shù)降低，進(jìn)而影響到钚純化循環(huán)中钚的回收率，還有可能會產(chǎn)生沉淀，這還會影響萃取設(shè)備的正常運行，這就必須對引入的草酸根濃度進(jìn)行嚴(yán)格控制，一般要求返回草酸钚母液中的草酸破壞率達(dá)到99％以上，因此，草酸的破壞對于實現(xiàn)purex流程钚的純化循環(huán)顯得尤為重要。

2、我國的后處理廠采用kmno4蒸煮法破壞母液中的草酸，該方法雖然操作簡單、反應(yīng)時間短，但廢液中草酸的用量與高錳酸鉀的用量呈正比，加入過多的草酸會導(dǎo)致k+和mn2+在工藝流程中累積，從而使廢液的最終處置變得復(fù)雜。為了解決這一問題，國內(nèi)外研究者做了深入研究，報道的方法有：化學(xué)試劑直接破壞法(臭氧氧化法、過氧化氫氧化法)、電解破壞法、光分解法等，上述方法雖能一定程度的破壞草酸，但是存在效率低的問題。除上述方法外，催化硝酸氧化草酸也是研究的方向，該方法可分為多相催化和均相催化，多相催化一般采用鉑負(fù)載型催化劑，均相催化以釩離子、錳離子作為催化劑，其中以mn(ⅱ)的研究最為成熟，國外已實現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。

3、使用多相催化劑催化分解草酸具有反應(yīng)快速穩(wěn)定、無誘導(dǎo)期的特點，同時催化劑可回收且不引入雜質(zhì)離子，是目前被認(rèn)為代替kmno4蒸煮法的首選方法之一。krot等人提出了采用pt/sio2催化劑和bau活性炭分解硝酸溶液中肼和草酸，實驗發(fā)現(xiàn)當(dāng)肼分解完全后，草酸才開始分解(oxalic?acid?decomposition?in?the?presence?of?hydrazine?innitric?acid?solutions?in?solid-phase?catalysts,radiokhimiya,1995,37(1),23–27)。tyumentsev等人研究了氧化硅負(fù)載的pt-ru雙金屬催化劑在草酸催化分解反應(yīng)中性能，發(fā)現(xiàn)中含80at.％pt的催化劑活性最高，所有雙金屬催化劑均能加速反應(yīng)，共沉積法制備的催化劑活性最強(synergistic?effect?in?heterogeneously?catalyzed?reductionof?u(vi)and?np(v)and?decomposition?of?hydrazine?and?oxalic?acid?withbimetallic?pt–ru?catalysts,physical?chemistry,2013,vol.450,part?2,pp.142–145)。郝帥等人研究了pt/sio2催化分解草酸的反應(yīng)機理：草酸在硝酸溶液中以為催化劑的降解過程發(fā)生在催化劑表面，no3-吸附在活性位點與催化劑表面pt反應(yīng)生成氧化中間體pt-o，h+促進(jìn)該反應(yīng)，草酸分子與pt-o通過氧化脫氫反應(yīng)發(fā)生降解，生成易自分解的ooc-cooh，最終產(chǎn)生co2(catalytic?reactions?of?oxalic?acid?degradation?with?pt/sio2?as?acatalyst?in?nitric?acid?solutions,rsc?advances,2023,13,22758-22768)。

4、上述報道僅集中在反應(yīng)動力學(xué)和反應(yīng)機理的研究，而關(guān)于催化劑在草酸分解中的設(shè)計和性能的研究報道幾乎沒有。通過催化劑的優(yōu)化設(shè)計，從而提高催化劑的活性，有望在溫和條件下實現(xiàn)草酸的高效分解。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題一是解決硝酸溶液中催化分解草酸的催化劑問題，提供一種新型的催化劑，該催化劑具有較高的草酸分解轉(zhuǎn)化率。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題二是上述催化劑的制備方法，該方法制備工藝簡單，可靠性好，催化劑組分含量可控。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題三是上述催化劑在催化分解硝酸體系中草酸的反應(yīng)的過程。

2、根據(jù)本技術(shù)的一個方面，提供了一種pt基雙金屬催化劑，由金屬氧化物載體、負(fù)載在金屬氧化物載體上的pt和嵌入在金屬氧化物載體上的其他金屬元素；

3、所述金屬氧化物載體選自鈦的氧化物、鈰的氧化物、鋯的氧化物中的至少一種；

4、所述其他金屬元素選自ru、pd中的至少一種；

5、所述pt基雙金屬催化劑中，金屬氧化物載體的質(zhì)量含量為80～99.9wt％，pt的質(zhì)量含量為0.1～10wt％，其他金屬元素的質(zhì)量含量為0.01～10wt％。

6、可選地，所述pt基雙金屬催化劑中，金屬氧化物載體的質(zhì)量含量為90～99.9wt％，pt的質(zhì)量含量為0.1～5wt％，其他金屬元素的質(zhì)量含量為0.01～5wt％。

7、根據(jù)本技術(shù)的另一個方面，提供一種上述的pt基雙金屬催化劑的制備方法，包括以下步驟：

8、(1)將含有其他金屬元素前驅(qū)體的水溶液滴加至含有金屬氧化物前驅(qū)體的水溶液中，攪拌，再加入含有沉淀劑的水溶液，沉淀，控制ph為8～10，老化，過濾，干燥，焙燒，得到催化劑前驅(qū)體；

9、(2)將催化劑前驅(qū)體浸漬于含有pt源的水溶液中，烘干，煅燒，氫氣還原，得到所述催化劑。

10、所述其他金屬元素前驅(qū)體選自ru、pd的硝酸鹽或氯化物中的至少一種；

11、所述金屬氧化物前驅(qū)體選自四氯化鈦、硫酸氧鈦、硝酸鈰、氯化鈰、氧氯化鋯、硝酸鋯中的至少一種；

12、所述沉淀劑選自尿素、碳酸銨中的至少一種；

13、所述含有其他金屬元素前驅(qū)體的水溶液中，其他金屬元素前驅(qū)體中金屬元素的濃度為5～10wt％；

14、所述含有金屬氧化物前驅(qū)體的水溶液中，金屬氧化物前驅(qū)體重金屬元素的濃度為5～15wt％；

15、所述含有沉淀劑的水溶液中，沉淀劑的濃度為10～20wt％，以其中的氫氧根的濃度計。

16、所述攪拌的時間為6～24h；

17、所述老化的溫度為60～80℃；

18、所述老化的時間為12～24h；

19、所述干燥的溫度為80～120℃；

20、所述干燥的時間為6～24h；

21、所述焙燒的溫度為300～600℃；

22、所述焙燒的時間為4～12h。

23、所述pt選自氯化鉑、硝酸鉑中的至少一種；

24、所述含有pt源的水溶液中，pt元素的濃度為5～10wt％。

25、所述浸漬的溫度為室溫；

26、所述浸漬的時間為12～24h；

27、所述烘干的溫度為60～120℃；

28、所述烘干的時間為6～24h；

29、所述煅燒的溫度為300～600℃；

30、所述煅燒的時間為2～24h；

31、所述氫氣還原的溫度為200～600℃；

32、所述氫氣還原的時間為3～24h；

33、所述氫氣還原的壓力為常壓；

34、所述氫氣還原的氣體流速為50～500h-1；

35、所述氫氣還原的升溫速率為5～10℃/min。

36、根據(jù)本技術(shù)的另一個方面，提供一種催化分解硝酸溶液中的草酸的方法，包括以下步驟：

37、將含有草酸的硝酸溶液與催化劑接觸，反應(yīng)，去除其中的草酸；

38、所述催化劑為上述的pt基雙金屬催化劑。

39、所述含有草酸的硝酸溶液中，所述硝酸的濃度為0.5～5mol/l，草酸的濃度為0.5～4mol/l。

40、所述反應(yīng)的溫度為30～90℃；

41、所述反應(yīng)的壓力為常壓。

42、本技術(shù)能產(chǎn)生的有益效果包括：

43、(1)本發(fā)明的催化劑的原料廉價易得，制備方法簡單，易于大規(guī)模生產(chǎn)。

44、(2)本發(fā)明的催化劑可在硝酸溶液中催化分解草酸，載體與活性組分的相互作用以及第二組分的調(diào)變提高了的催化反應(yīng)活性。