[發明專利]室溫催化氧化一氧化碳的非Au負載型催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 200810070894.6
• 申請日: 2008-04-15
• 公開（公告）號: CN101249445A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發明（設計）人: 付賢智;楊海燕;戴文新;劉平;王緒緒;陳旬;丁正新;員汝勝
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89;B01J21/02;B01D53/86;B01D53/62
• 代理公司: 福州元創專利代理有限公司
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明屬于催化氧化一氧化碳催化劑領域，更具體涉及一種室溫催化氧化一氧化碳的非Au負載型催化劑及其制備方法。

背景技術

CO作為常見的一種氣體污染物易與人體內的血紅蛋白結合，且不易分開，造成機體缺氧，引發中毒現象，而且低溫CO氧化在CO₂激光器中的氣體純化、CO氣體探測器、呼吸用氣體凈化裝置以及減少和消除工業生產對環境的CO排放中起重要作用，因此低溫CO的催化氧化具有較高的實用價值。目前催化氧化CO的催化劑主要以Au、Pd、Pt等為主要活性組分的負載型催化劑。其中，納米Au粒子負載的氧化物，如TiO₂，Al₂O₃等，在低溫下具有良好的催化活性，但穩定性相對較差。對于Pt負載的這類氧化物，通常在較高溫度下(100℃以上)才表現出良好的催化活性，因而限制了其應用范圍。非晶態合金具有特殊的結構—短程有序、長程無序，從結晶學觀點看它是一種結構均勻和“極端”缺陷的統一體。非晶態合金較高的表面能、較高的表面缺陷密度，使其在一定的反應中具有較強的活化反應分子的能力。

發明內容

本發明的目的是提供一種室溫催化氧化一氧化碳的非Au負載型催化劑及其制備方法，本發明針對Pt負載型催化劑在室溫下催化氧化CO性能很弱的問題，在此類催化劑中引入CoB非晶態合金，顯著提高其室溫催化氧化CO的性能，大大降低了催化劑的使用溫度，拓寬了此類催化劑的應用范圍，并且制備方法簡單易行，有利于大規模推廣。

本發明的室溫催化氧化一氧化碳的非Au負載型催化劑，其特征在于：所述催化劑是以TiO₂、Al₂O₃、ZrO₂、CeO₂、SiO₂、Fe₂O₃氧化物中的一種或幾種為載體，Pt納米粒子為活性組分，CoB非晶態合金為助劑構成的負載型催化劑。

本發明的室溫催化氧化一氧化碳的非Au負載型催化劑的制備方法，其特征在于：所述催化劑的制備步驟分為兩步：步驟(1)：在所述氧化物載體上負載CoB非晶態合金，制得含CoB非晶態合金的中間物；步驟(2)：是在步驟(1)制得的中間物上負載活性組分Pt，制得含CoB及Pt的負載型催化劑。

本發明的室溫催化氧化一氧化碳的非Au負載型催化劑的用途，其特征在于：所述催化劑用于代替常規的納米Au負載型催化劑用于室溫下去除CO的場合中或燃料電池中富氫氣氛中的CO去除；所述催化劑在光照作用下使用。

本發明的顯著優點在于：

(1)本發明以CoB非晶態合金為助劑，充分利用了CoB非晶態合金長程無序，短程有序的物質，較高的表面能，較高的表面缺陷密度，熱力學上屬亞穩態，在一定的反應中具有較強的活化反應分子的能力，具有優異的催化性能的特點，因此與常規的Pt負載型催化劑相比，本發明催化劑在室溫下就具有良好的催化氧化CO性能，大大降低了催化劑的使用溫度，因而大大拓寬了此類催化劑的應用范圍。

(2)本發明的制備方法簡單易行，有利于大規模推廣。

(3)本發明催化劑將非晶態合金引入到催化劑的制備中，為低溫催化劑的制備提供了一種新的思路和途徑。

具體實施方式

本發明的催化劑中活性組分Pt含量為0.5～5.0wt％，CoB非晶態合金含量為0.5～5.0wt％，其余組分含量為氧化物載體。

本發明的制備步驟如下：

步驟(1)：將成型氧化物載體或粉末氧化物載體置于CoSO₄溶液中浸漬1～24小時，濾去溶液后在60～120℃下烘干，而后在N₂氣氛下于100～300℃焙燒1～4小時；將此焙燒物置于含NaOH的NaBH₄溶液中，室溫下攪拌2～8小時，以和Co充分發生作用，去離子水清洗去除多余離子后，60～120℃下烘干制得含CoB非晶態合金的中間物。

其中，CoSO₄溶液與氧化物載體的重量比為1∶1～5∶1；所述的CoSO₄溶液中CoSO₄含量為0.1～1.0mol/L；所述含NaOH的NaBH₄溶液與焙燒物的重量比為1∶1～5∶1；所述的含NaOH的NaBH₄溶液中NaOH的含量為0.05～0.5mol/L。