[發明專利]一種室溫下可見光催化氧化CO的負載型雙金屬催化劑

有效

• 申請號: 201210451412.8
• 申請日: 2012-11-13
• 公開（公告）號: CN102935364A
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發明（設計）人: 戴文新;司瑞茹;陳旬;劉平;鄭華榮;王緒緒;李朝暉;付賢智
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: B01J23/52
• 分類號: B01J23/52;B01D53/86;B01D53/62
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明屬于催化氧化去除CO領域，更具體涉及一種室溫下可見光催化氧化CO的負載型雙金屬催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

常溫催化氧化CO在封閉體系內微量CO消除，CO₂激光器及氣體傳感器等方面具有較強的實用價值。負載型Au、Pt、Pd等貴金屬催化劑因其具有低溫催化氧化CO活性而備受關注，但這類催化劑較易失活導致其使用壽命較短。為了提高此類催化劑的壽命，發明者曾通過在Au/TiO₂催化劑中引入可見光照、利用Au納米粒子的等離子共振效應（Surface?Plasmon?Resonance,?SPR）提高其常溫催化氧化CO的活性和穩定性。近年來，納米雙金屬催化劑因在許多熱催化反應中兩金屬之間存在協同效應而成為研究的熱點。不難理解，若將各自具備表面等離子共振效應的兩金屬納米粒子組合在一起制成雙金屬催化劑，而后引入可見光照就有可能同時利用兩者的表面等離子共振效應而提高其催化氧化CO的性能。由于Ag納米粒子具有表面等離子共振效應，為此本發明將Ag納米粒子引入到Au負載型催化劑中，并引入可見光照，以期通過Au、Ag兩金屬納米粒子的表面等離子共振效應及其協同作用提高可見光的利用效率，得到更好的常溫催化氧化CO性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種室溫下可見光催化氧化CO的負載型雙金屬催化劑及其制備方法和應用。本發明針對單一貴金屬負載型催化劑可見光利用效率較低的缺點，將Ag納米粒子引入到Au負載型催化劑中，制得負載型的Au-Ag雙金屬催化劑，并且在催化劑室溫催化氧化CO的反應體系中引入可見光。其目的在于利用Au、Ag雙金屬的表面等離子共振效應，提高可見光對Au-Ag雙金屬催化劑催化氧化CO的促進作用，表現出比單一貴金屬催化劑更好的可見光促進催化氧化CO效應。?

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種室溫下可見光催化氧化CO的負載型雙金屬催化劑，以TiO₂為載體，Au和Ag納米粒子為活性組分的負載型雙金屬催化劑。所述的催化劑中活性組分Au的含量為0.05~1.0?wt%，Ag的含量為0.05~1.0?wt%，其余組分為TiO₂載體。

一種制備如上所述的室溫下可見光催化氧化CO的負載型雙金屬催化劑的方法包括：步驟（1）：在氧化物載體TiO₂上負載金屬Ag，制得含Ag的中間物Ag/TiO₂；步驟（2）：在中間物上負載活性組分Au，制得含Ag和Au的負載型雙金屬催化劑。

所述步驟（1）為：將成型氧化物載體或粉末氧化物載體TiO₂置于AgNO₃溶液中浸漬2~6h，于50~90℃烘干；此烘干物用NaBH₄溶液在冰水浴中還原，去離子水洗滌，去除多余離子后30~80℃真空干燥，即得到含Ag的中間物Ag/TiO₂。所述AgNO₃溶液與TiO₂載體的重量比為1：5～1：1；所述的AgNO₃溶液濃度為0.01~0.10M。

所述步驟（2）為：將步驟（1）制得的中間物Ag/TiO₂置于HAuCl₄溶液中，同時用NaOH溶液調節懸濁液pH為9~11，浸漬2~6h，于50~90℃烘干；此烘干物用NaBH₄溶液在冰水浴中還原，去離子水清洗去除多余粒子后即得到含Ag和Au的負載型雙金屬催化劑。所述的HAuCl₄溶液濃度為0.01~0.10M；所述的HAuCl₄溶液與中間物Ag/TiO₂的重量比為1：5～1：1；所述的調節pH的NaOH溶液濃度為0.01~0.50M。

將上述的室溫下可見光催化氧化CO的負載型雙金屬催化劑用于室溫下CO的去除或燃料電池中富氫氣氛中的微量CO的消除。先制得以TiO₂為載體，Au和Ag納米粒子為活性組分的負載型雙金屬催化劑；在此催化劑室溫催化氧化CO的反應體系中引入可見光。所述可見光的波長為420-800nm。申請人建立自行設計的固定床微型常溫常壓連續流動裝置，在反應裝置中，催化劑置于帶有循環冷凝套管的石英玻璃反應器中，可見光透過石英玻璃反應器到達催化劑表面。

本發明的有益效果在于：