[發(fā)明專利]一種納米金催化劑的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200610167758.X
• 申請(qǐng)日: 2006-12-21
• 公開（公告）號(hào): CN101204655A
• 公開（公告）日: 2008-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王東輝;史喜成;董同欣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍63971部隊(duì)
• 主分類號(hào): B01J23/52
• 分類號(hào): B01J23/52;B01J32/00;B01J35/10;B01J37/02
• 代理公司: 中國(guó)人民解放軍防化研究院專利服務(wù)中心
• 代理人: 劉永盛;林英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明為一種納米金催化劑的制備方法，該催化劑的應(yīng)用范圍包括防CO的煤礦自救器、高層建筑逃生面罩、或其它用于防護(hù)CO的裝置、CO₂激光器、CO傳感器以及一些特殊的或密閉環(huán)境中的CO的凈化。

背景技術(shù)

過去長(zhǎng)期使用的CO凈化催化劑為Hopcalite(霍加拉特劑)。它1919年由美國(guó)約翰——霍普金斯大學(xué)和加利福尼亞大學(xué)共同發(fā)明的，由活性二氧化錳和氧化銅按一定的比例制成的催化劑。通常Hopcalite催化劑的制法是采用硫酸法。第一步是制造活性二氧化錳，系將硫酸錳細(xì)粉(70目以下)與少量的水混合，在不斷攪拌下加入濃硫酸制成硫酸錳(在70％硫酸中懸浮液)。在溫度為60℃時(shí)，以均勻速度，加上粒狀高錳酸鉀(32～50目)，控制反應(yīng)溫度在65～72℃之間，時(shí)間約為15～20分鐘，在維持溫度10分鐘，然后將混合物以細(xì)流方式注入不斷攪拌的水中進(jìn)行水解。用傾析法，每次以幾十倍于沉淀物之水洗4～5次，直至無硫酸根時(shí)為止。把污水碳酸鈉沸溶液傾入二氧化錳懸浮液中，充分?jǐn)嚢?，再加入硫酸銅熱溶液，繼續(xù)攪拌15分鐘，洗至無硫酸根時(shí)為止。接著沉淀、過濾、干燥、破碎成粉，加壓成型。再在活化爐中，通干空氣以270℃(或300℃)活化2小時(shí)，即可得Hopcalite催化劑。

負(fù)載的貴金屬鉑、鈀催化劑一直也是催化CO氧化比較有效的催化劑。Pt/SnOx[Stark?D.S.，Haris?M.R.J.Phys.E?1988，21：715]早就被證明對(duì)催化CO氧化非常有效。不足之處是予處理比較復(fù)雜，且在室溫下，不能起到有效的作用。貴金屬鉑、鈀催化劑的制備主要使用的方法是等體積浸漬法，該方法比較簡(jiǎn)單，工藝上也比較容易實(shí)現(xiàn)。

Au/Fe₂O₃，Au/NiO等氧化物負(fù)載的金催化劑，對(duì)室溫下CO氧化具有很高的活性[HarutaM.，Yamada?N.J.Catal.1989，115：301]。安立敦等[中國(guó)專利申請(qǐng)公開號(hào)CN?00122829]將金負(fù)載在單氧化物載體上，制備得到了能在環(huán)境溫度(-10～40℃)和環(huán)境濕度下(相對(duì)濕度60％～100％)下具有良好催化活性、且能夠滿足防毒面具實(shí)用要求的催化劑。但是如果將金負(fù)載在單載體Al₂O₃上，一般得不到具有低溫活性的納米金催化劑，如果將金負(fù)載在單獨(dú)的過渡金屬氧化物上，則制得的催化劑一般在實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的過程中具有相當(dāng)?shù)睦щy。郝鄭平等[公開號(hào)CN1465427A]采用共沉淀法制備得到負(fù)載型納米金催化劑能夠在常溫下同時(shí)催化分解O₃和CO。王東輝等[公開號(hào)CN?1498680A]采用沉積沉淀法制備得到負(fù)載在復(fù)合載體上的納米金催化劑，該催化劑顯示了很優(yōu)秀的催化CO轉(zhuǎn)化的功能，且具有很好的工業(yè)應(yīng)用前景。最近安立敦等[公開號(hào)CN?03/068389?A1]利用催化劑表面的納米金顆粒與尖晶石結(jié)構(gòu)過渡金屬氧化物之間的強(qiáng)相互作用，以及部分金顆粒與過渡金屬形成合金結(jié)構(gòu)，來穩(wěn)定負(fù)載型納米金粒子，從而保障在長(zhǎng)期使用和儲(chǔ)存過程中的結(jié)構(gòu)和催化活性的穩(wěn)定性。本發(fā)明則是從另一個(gè)角度出發(fā)，利用真空與超聲波協(xié)同作用，將納米金粒子擴(kuò)散到多孔載體的介孔中，從而限制了在使用和存放過程中納米粒子的長(zhǎng)大，因此得到了具有較高活性和穩(wěn)定性的納米金催化劑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于建立一個(gè)新的納米金催化劑的制備方法，該方法制備得到的納米金催化劑，能夠在環(huán)境溫度-30～50℃、相對(duì)濕度為10～100％下，具有良好的凈化CO活性，具有較長(zhǎng)的使用壽命和活性穩(wěn)定性。該方法制備得到的納米金催化劑具有工業(yè)化生產(chǎn)前景，其強(qiáng)度能夠滿足實(shí)際使用要求。

本發(fā)明的納米金催化劑是由金和多孔性載體構(gòu)成，其制備方法如下：

方法一：將金的前體溶液與沉淀劑充分混合，控制溶液的溫度20～100℃以及pH值在6～10之間，得到活性組分的膠體溶液，然后將該溶液浸漬到多孔性載體上，在20kHz～30kHz超聲波或者抽真空10.133Pa～10133Pa和20kHz～30kHz超聲波協(xié)同作用下，連續(xù)操作1～100分鐘，繼續(xù)在恒定溫度20～100℃下老化1～8小時(shí)，洗滌、80～120℃干燥，200～600℃焙燒1～8小時(shí)，得到納米金催化劑；