[發明專利]消除潮濕空氣中一氧化碳的催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 200910072921.8
• 申請日: 2009-09-18
• 公開（公告）號: CN101648136A
• 公開（公告）日: 2010-02-17
• 發明（設計）人: 楊治;吳超;潘亮
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89;B01J37/02;B01D53/62;B01D53/86
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(一)技術領域

本發明涉及的是一種催化劑，本發明也涉及一種催化劑的制備方法。具體地 說是一種氧化消除空氣中一氧化碳的催化劑及其制備方法。

(二)背景技術

一氧化碳是大氣中常見的一種污染物，它主要源自含碳燃料的不完全燃燒。 一氧化碳是室內環境及許多工業環境需要防控的污染物，特別是在火災現場、礦 井坑道及金屬冶煉環境中的致命毒物之一。在許多合成工業過程中，原料中的一 氧化碳雜質會使催化劑中毒導致失活。對于某些需要以空氣為參比氣體的便攜式 傳感器，現場空氣中的一氧化碳污染物會使測量結果失真。

通常氣體中的一氧化碳可以通過吸附法及催化氧化法進行去除。吸附法受吸 附劑吸附容量的限制，吸附劑需要將一氧化碳脫附再生而導致過程的不可連續 性，這使得吸附法在實際運用中有所限制。催化氧化法由于可以連續地將一氧化 碳氧化為二氧化碳，在正常使用條件下不需要脫附再生，從而簡化操作過程。室 溫條件下催化氧化一氧化碳的技術可以不需要預熱裝置就可以實現一氧化碳的 消除，這對于某些對于移動便攜性、設備安裝空間要求較高的場合非常適合。

目前在室溫下催化氧化消除消除空氣中的一氧化碳主要有三個體系：1、 Hopcalite催化劑(CO低溫氧化霍加特拉催化劑的研究，工業催化，2007年15 卷第六期56頁)，它主要是以CuO-MnOx為主要成份的復合氧化物催化劑，該 催化劑采用共沉淀法制備要耗費大量的沉淀劑及金屬鹽，且該催化劑對水汽比較 敏感。2、Wack類催化劑(Low?Temperature?Oxidation?of?CO?Over?Supported PdCl₂-CuCl₂?Catalysts，Korean?J.Chem.Eng.，1997，14(6)，486-490)，它是將氯化 鈀及氯化亞銅負載在活性碳上制備得，催化劑必須在潮濕條件下運用，隨著反應 進行有氯流失而導致催化劑失活，在忌氯的場合不能使用。3、金為活性主份、 過渡金屬氧化物為載體的催化劑(CO氧化反應中H2O對MOx和Au/MOx催化 性能的影響，催化學報，2001，22(4)，408)此類催化劑可以在低于室溫條 件下將一氧化碳轉化，但是催化劑使用了＞1wt％的金元素而導致成本過高。

在通常的使用條件下，待消除一氧化碳的空氣中是含有水汽的，因此在運用 催化劑時，水汽對催化劑的影響是非常明顯的。對于Hopcalite催化劑體系而言， 水蒸氣的存在會導致催化劑的快速失活，所以在運用Hopcalite類催化劑時，在 催化劑前端需要配置吸水劑將待處理的氣體的濕度降低，這在催化劑運用時帶來 許多的不便。對于Wack類催化劑，它是將氯化鈀與氯化銅負載在大比表面的活 性炭上制備而得。Wack催化劑是一類準液相催化劑，在運用時要保證催化劑處 于濕態、最佳溫度在45℃左右；當反應氣體的濕度過低，催化劑會失水而發生 失活現象；反應氣體的濕度過高，會有氯化鈀與氯化銅流失，同時導致設備腐蝕； 使用溫度超過90℃時會較快釋放氯化氫，腐蝕設備及對后端造成破壞。金為活 性主份、過渡金屬氧化物為載體的催化劑，此類催化劑可以在低于室溫條件下將 一氧化碳轉化，同時研究表明該體系的許多催化劑可以在室溫、相對濕度為100％ 時(≈35000ppm水汽)，可以將一氧化碳完全消除，但是金元素較為昂貴，所以 在大范圍運用是還是受到限制。

中船重工集團718研究所的工作表明(一種新型常溫常濕一氧化碳消除催化 劑的研制，現代化工，2006，26(6)，33)，將摩爾比1∶1的銀與銅的硝酸鹽共沉 淀制備的催化劑在室溫可以將一定濕度空氣中的一氧化碳消除，但是他們的研究 結果表明催化劑在運用條件下30分鐘失活。本發明申請人2007年的工作表明， Cu-Zn-Ce催化體系在80℃左右，可以將一氧化碳完全消除，但是在加入約 35000ppm的水汽后，需要在115℃左右才可以將一氧化碳完全消除。Erdogan Gulari小組的研究工作表明(CO?oxidation?by?silver?cobalt?composite?oxide，Applied Catalysis?A：General?1999，182，147)，在銀鈷復合氧化物催化劑上，空速為 45000h-1的1％一氧化碳的濕空氣時，50℃時轉化率約為5％，在90℃時約為25％。