[發明專利]用于氧化/還原反應的鉑基催化劑及其應用

無效

• 申請號: 200680048952.4
• 申請日: 2006-11-29
• 公開（公告）號: CN101346180A
• 公開（公告）日: 2009-01-14
• 發明（設計）人: 郭柄聲;尹永植;金珍弘;林美淑
• 申請（專利權）人: SK能源株式會社
• 主分類號: B01J23/40
• 分類號: B01J23/40;B01J23/36;B01J21/06
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司
• 代理人: 周建秋;王鳳桐

技術領域

本發明涉及一種用于氧化/還原反應的鉑基催化劑及其應用。更具體地 說，本發明涉及一種用于氧化/還原反應的鉑基催化劑及其應用，該催化劑是 通過將載體用催化劑組合物浸漬、干燥以及煅燒浸漬的催化劑組合物而制得 的，所述催化劑組合物含有選自鈰、鋯和錸中的至少一種金屬的水溶性鹽、 水溶性鉑鹽、烯化氧和水。當該催化劑被用于氧化/還原反應時，可以表現出 良好的催化活性。

背景技術

在許多化學過程中，水煤氣變換反應是一個重要的反應步驟。特別是當 化石燃料，例如烴類或醇類，被重整用來生產近來倍受關注的用作燃料電池 燃料的氫氣時，重整氣中所含的一氧化碳在水蒸汽的存在下可以被轉化成二 氧化碳，以致可以降低導致使燃料電池(特別是聚合物電極燃料電池)中電 極催化劑性能下降的一氧化碳的量，同時可以提高氫氣產量，如下面的反應 方程式所示：

ΔH＝-41.1kJ/mol

水煤氣變換反應廣泛應用于需要大量氫氣的大規模生產，例如石化工業 中，其催化劑是公知的。該反應是一個溫和的放熱反應，需要在低溫下進行， 以便將一氧化碳的量降低到特定的或更低的濃度。通常，兩類水煤氣變換反 應器被用于商業化過程中。

水煤氣變換反應包括在350-450℃的高溫下進行的高溫水煤氣變換反應 和在190-260℃的溫度下進行的低溫水煤氣變換反應[Catalyst?Handbook?2^ndEdition(催化手冊第二版)]。

用于高溫水煤氣變換反應的鐵-鉻氧化物催化劑的優點在于，在操作中 易于提高催化床的溫度，但是這種催化劑在300℃(通常為350℃)或以下 顯示出低的活性。根據熱動力學平衡，用于低溫水煤氣變換反應的銅-鋅-氧 化鋁催化劑在190-260℃的溫度下可以將一氧化碳處理到很低的濃度，但是 溫度高于250℃時，容易失活，并且暴露于氧氣時，有自動氧化的趨勢，因 此在其替換時需要特別小心。由于這個原因，需要這樣一種水煤氣輪換催化 劑，其可以在250℃到350℃的溫度范圍內使用，具有高的活性，即使暴露 于氧氣，其活性也不會急劇降低。

與這一需求相關的，例如，日本專利特開No.2004-000949、美國專利 No.6,846,475和日本專利特開No.2004-284912公開了滿足這個要求的鉑貴 金屬催化劑。最近，報道了一種含有作為主成分的鉑和負載在鈰土、氧化鋯 或二氧化鈦這樣的載體上的活性共催化劑的催化劑對水煤氣變換反應十分 有用[Journal?of?Catalysis?225(2005)327-336，Catalysis?Today?99(2005)257]。雖 然，已公知作為用于水煤氣變換反應的鉑基催化劑的催化劑載體，二氧化鈦、 鈰土和氧化鋯都是優秀的。但是，很難賦予這些金屬氧化物高的比表面積、 孔體積和力學強度，這些性質適合催化劑載體。因此，為了制備具有這些優 良性質的金屬氧化物載體，人們付出了巨大的代價。

例如，日本專利特開No.2000-178007、韓國專利特開No.2004-0063130 以及美國專利No.6,723,298公開了以更經濟和工業化有利的方式來制備催 化劑的方法，即在如氧化鋁這樣的具有大的比表面積、好的孔隙生長和高的 力學強度同時價廉的金屬氧化物載體上添加鈰或鋯。

然而，這些已有技術為了增強添加鈰等的效應[韓國專利特開No. 2004-0063130]，或者嚴格限制了鉑前軀體，或者采用復雜的制備過程。特別 的是，為了使鉑被負載到鈰土上而不只是氧化鋁上，過量的鈰首先被負載到 如氧化鋁這樣的載體上，然后干燥、煅燒，在氧化鋁載體表面形成鈰土(氧 化鈰)層。此后，鉑水溶液又被負載到含有鈰土的氧化鋁載體上，干燥、煅 燒，從而制得催化劑[美國專利No.6,723,298和美國專利公開No. 2002/0061277A1]。