[發明專利]一氧化碳低溫催化氧化的金催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 200710008927.X
• 申請日: 2007-04-29
• 公開（公告）號: CN101049561A
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發明（設計）人: 傅錦坤;林仲華;古萍英;文莉;周劍章;陳進生;姚炳新
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: B01J23/52
• 分類號: B01J23/52;B01J21/04;B01D53/62;B01D53/86
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所
• 代理人: 馬應森

技術領域

本發明涉及一種金催化劑，尤其是涉及一種采用烷基硫醇單層保護金納米團簇制備負載型金催化劑的新方法，該催化劑用于常溫常濕下消除一氧化碳，也可用于制備檢測CO濃度的氣體傳感器等。

背景技術

自Haruta等(Haruta，M.Yamada，N.，J.Catal.，1989,115,301)發現高分散的Au催化劑對CO低溫完全氧化反應具很高的催化活泩以后，Au催化劑引起眾多研究者的關注。研究內容涉及Au催化劑的制備方法、載體的選用、在不同反應類型中的應用以及在相應反應中Au催化劑催化作用機理的探討等。目前具有高活性Au催化劑的制備方法主要有：溶膠法、共沉淀法(CP法)、沉積一沉淀法、光化學沉淀法、化學氣相沉積法、化學鍍法和離子交換法等(徐新等，石油化工，2006，34∶9)。其中最常用的是用共沉淀法或沉淀一沉積法，制備出CO低溫氧化活性很高的負載型金催化劑，例如中國發明專利CN1326811用沉淀和沉積一沉淀法制備負載型Au催化劑，該催化劑具有良好的低溫催化活性、抗水蒸汽中毒和抗硫中毒等特點。當氣體體積空速為1.5×10³mL.g^-1·h^-1時，可于環境溫度和環境濕度下催化CO氧化反應，當原料氣中CO濃度為1.0％時，可連續反應300min，CO透過濃度不超過94ppm。

WO?2006/003450?A1號專利也采用沉積一沉淀法制備Au催化劑，用HAuCl₄·3H₂O水溶液浸漬TiO₂，用Na₂CO₃溶液作沉淀劑，然后經洗滌，干燥，活化制成Au/TiO₂催化劑，在-7℃以上時可使CO完全轉化。M.Haruta等(M.Haruta，S.Tsubota，et?al.，J.Catal.，1993，144∶175)以及王桂英等(王桂英，張文祥等，化學學報，2000，58(12)：1557)也用共沉淀法制備常溫、常濕條件下性能很好的負載型Au催化劑。另外美國專利US?5,550,093采用Au離子交換載體離子法；以及Youzhu?Yuan等(Youzhu?Yuan，et.al.，J.Catal.，1997，170∶191)采用金屬有機配合物固載法制備Au催化劑等，都有很好的CO低溫氧化活性。

無論共沉法或沉積—沉淀法制備的金催化劑前體均需要經多次洗滌去除引起催化劑中毒的Cl^-離子等雜質的操作程序，而且金顆粒的分布受制備過程各種條件，如所用沉淀劑種類、濃度、溶液pH值等因素的制約和影響較大；另外制成的催化劑前體后續焙燒溫度為240～400℃，一般為300～400℃，這可能促成Au顆粒的聚集和增長，縮短金催化劑的使用壽命。

發明內容

本發明的目的在于提供一種催化活性高、穩定性好、抗潮濕中毒性能強，用于一氧化碳低溫催化氧化的負載型金納米團簇催化劑，簡稱為一氧化碳低溫催化氧化的金催化劑。

本發明的另一目的在于提供一種工藝簡單、成本低、成品率高，用于一氧化碳低溫氧化的負載型金納米團簇催化劑的制備方法，即一氧化碳低溫催化氧化的金催化劑的制備方法。

所述的一氧化碳低溫催化氧化的金催化劑的活性組分為Au；載體為納米相γ-Al₂O₃(簡稱為n·γ-Al₂O₃)、γ-Al₂O₃、α-Fe₂O₃、α-Al₂O₃，Au與載體的質量百分比為(1.0～4.0)∶100，即Au的負載量為1.0％～4.0％；金催化劑表面的金顆粒60％～70％的粒徑為2～3nm，金催化劑表面的金顆粒85％～90％的粒徑小于5nm。