[發明專利]負載氧化銅的鈰鋯復合氧化物催化劑的制備方法及其應用

無效

• 申請號: 201010184011.1
• 申請日: 2010-05-25
• 公開（公告）號: CN101829579A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 楊志強;毛東森;金東元;盧冠忠
• 申請（專利權）人: 上海應用技術學院
• 主分類號: B01J23/83
• 分類號: B01J23/83;B01J23/72;B01D53/86;B01D53/62
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本發明涉及一種負載氧化銅的高活性鈰鋯復合氧化物催化劑的制備方法及其應用。

背景技術

CeO₂是工業催化中具有重要意義的稀土氧化物，其最重要作用是在富燃/貧燃不斷變換的震蕩氣氛中起著氧的緩沖作用，通過氧化態CeO₂和還原態Ce₂O₃之間的變換，加強了材料的氧儲存與釋放能力。它可以用于汽車尾氣凈化處理、醇類水蒸汽重整制氫、水煤氣轉化反應、CO中毒防護、煙草降害以及密閉系統中CO的脫除等反應。

但在高溫下純的CeO₂容易發生燒結、顆粒長大。研究發現，Zr的添加能有效地阻止CeO₂的燒結，特別是生成的鈰鋯固溶體具有更高的儲氧能力和熱穩定性。以鈰鋯固溶體為載體，負載Au、Pt、Pd等貴金屬所制備成的催化劑具有優異的催化CO低溫氧化活性，但由于其價格昂貴、自然資源稀缺和容易發生硫中毒等原因，限制了其在工業上的廣泛應用。因而促使人們轉向對非貴金屬催化劑的研究，尤其是以Ce_xZr_1-xO₂為載體負載非貴金屬CuO的催化劑的研究已成為人們研究的熱點。

CuO/Ce_xZr_1-xO₂催化劑的反應性能不僅與其組成有關，而且還與其制備方法密切相關。目前，制備CuO/Ce_xZr_1-xO₂催化劑的方法可分為兩種：一步法和兩步法(浸漬法)。一步法是將銅、鈰、鋯的鹽類混合溶液采用沉淀法，經沉淀、過濾、干燥得到含銅、鈰、鋯的沉淀物前驅體；或將三者的混合溶液采用燃燒法或溶膠-凝膠法得到含三者的鹽類前驅體。將上述所得前驅體在空氣氣氛下高溫焙燒一定時間就可制備銅鈰鋯復合氧化物催化劑。該種催化劑的活性組分CuO除負載在鈰鋯固溶體表面之外，相當一部分已插入到二氧化鈰晶格中，不能與被氧化氣體很好接觸，因此降低了其催化活性。專利公開號CN101069843A(2007)就是采用一步法來制備CuO/Ce_0.8Zr_0.2O₂催化劑，在制備過程中加入了陽離子表面活性劑及沉淀劑NaOH，因此，在催化劑的后序處理環節需大量去離子水來洗滌，致使催化劑的制備工時長，能耗大。

兩步法亦即浸漬法，首先通過沉淀法、溶膠-凝膠法等制備出Ce_xZr_1-xO₂載體，然后將活性組分銅浸漬在載體表面，通過加熱濃縮溶劑、烘干、焙燒即得催化劑樣品。該法的不足之處是載體和催化劑的制備要經過兩次干燥和焙燒，制備過程繁瑣，工時較長。論文Applied?Catalysis?A：General?242(2003)151-159采用兩步法制備CuO/Ce_0.8Zr_0.2O₂催化劑，先用溶膠-凝膠法制備Ce_0.8Zr_0.2O₂載體，然后將載體浸漬到Cu(NO₃)_2·3H₂O溶液中，經120℃干燥650℃焙燒4h所制得CuO(10％)/Ce_0.8Zr_0.2O₂催化劑的TPR譜圖出現三個還原峰，說明活性組分CuO在載體表面分散不太均勻，有大顆粒CuO存在。論文Journal?of?molecular?CatalysisA：Chemical?255(2006)254-259亦是先采用均勻沉淀法制備Ce_0.5Zr_0.5O₂載體，然后將載體加入到硝酸銅溶液中加熱濃縮溶劑，經100℃干燥500℃焙燒制得CuO/Ce_0.5Zr_0.5O₂催化劑，該催化劑的TPR圖譜也出現三個還原峰，說明也存在大顆粒的CuO，而大顆粒的CuO對CO低溫氧化活性有抑制作用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是為了克服現有技術制備CuO/Ce_xZr_1-xO₂催化劑過程繁瑣、消耗時間長，或用于CO低溫氧化活性不高等缺點。提供了一種一步法制備負載氧化銅的高活性鈰鋯復合氧化物催化劑的方法。

本發明的技術方案