[發明專利]Au/ZnO/TiO2催化劑制備及催化應用

無效

• 申請號: 201310600449.7
• 申請日: 2013-11-25
• 公開（公告）號: CN103752310A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 邵建軍;鞠曉春;李家波;周學濱;張永坤;陳高杰;趙鵬遠
• 申請（專利權）人: 邵建軍
• 主分類號: B01J23/66
• 分類號: B01J23/66;C07C9/04;C07C1/04;C07C1/12
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技術領域

本發明涉及一種Au/?ZnO/TiO₂催化劑的制備技術，以及這種氧化物在一氧化碳低溫環境氧化中的催化應用。

背景技術

一氧化碳低溫氧化廣泛應用于環境污染控制、防毒面具以及對宇宙飛船、潛艇等封閉環境中痕量一氧化碳的去除。在眾多催化劑體系中，擔載于適宜氧化物上的金催化劑呈現出良好的一氧化碳低溫氧化活性【J.?Mol.?Catal.?A?200(2003)229,?J.?Catal.?216(2003)?425】。研究表明，不同的焙燒溫度、預處理氣氛將直接影響金物種的粒徑、價態等物理化學性能，因而對一氧化碳氧化活性也會有不同程度的影響【Appl.?Catal.?A?226(2002)1.】。在金負載的氧化物載體中，有關ZnO載體上擔載金物種的研究很少報道。Wang等研究了沉淀劑及焙燒溫度對制備的Au/ZnO催化劑在常溫濕氣條件下對一氧化碳氧化性能的影響【Appl.?Catal.?A?239(2003)1】。Au粒子大小及其化學狀態是影響催化劑的氧化還原性能的關鍵因素【J.?Catal.?144(1993)175,?J.?Catal.?240(2006)222】，Wolf等【Appl.?Catal.?A.?226(2002)1-13】系統研究了不同載體擔載的Au催化劑的催化性能，得出金催化劑的氧化活性不僅與金物種的粒徑有關，還受金與載體氧化物的強相互作用影響。Kolov等報道了采用磷化金的復合物及已沉淀的金屬氫氧化物作前驅體，使Au復合物的沉淀和載體的相變同時進行，可使Au與載體間發生更有效的相互作用，進而形成了同時具有高活性和高穩定性的Au催化劑【Appl.?Catal.?A.?182(?1999?)?9-28,?J.?Catal.?181(?1999?)?37-48】。助劑的加入有益于獲得更小粒徑的金物種【J.?Phys.?Chem.?B?109(2005)9678-9683】。

1972年日本Fujishima和Honda在n－型半導體TiO₂上發現單晶電極光分解水以后光催化氧化方法引起了廣大科研人員的高度重視，并逐步在治理環境污染方面得到了有效的應用【Powd.?Tech.?217?(2012)?585–590,?Appl.?Catal.?B?144?(2014)?498–506?,J.?Photochem.?Photobio.?A?271?(2013)?45–55】。Wolf等【Aplli.Catal.A?226(2002)1-13】在對幾種載體的催化活性比較中，負載于TiO₂上的金催化劑對一氧化碳催化氧化活性較高，認為在負載型金催化劑中，不但TiO2作為載體有益于獲得高分散、較小粒晶的金物種，載體與金物種的協同關系同樣發揮催化作用。鋅鈦作為載體的金催化劑呈現較好的一氧化碳氧化活性【I?n?t.?j.?Hydr.?Energy.?37(2012)15140-15155】由于載體對負載金催化劑活性亦有較大影響，研究最佳配比的金鋅鈦催化劑對一氧化碳的低溫氧化仍是一個具有挑戰性的課題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種Au/ZnO/TiO₂催化劑的制備方法以及該催化劑催化低溫反應條件下實現對一氧化碳的快速氧化。

一種Au/ZnO/TiO₂催化劑，其特征在于：催化劑中Au的質量百分含量為ZnO?/?TiO₂的2％，ZnO/TiO₂復合氧化物中Zn與Ti的原子比為12/1。所述的Au/?ZnO?/?TiO₂催化劑，可進一步提高催化劑低溫環境下的一氧化碳氧化活性。

本發明所述的Au/ZnO/TiO₂催化劑其所用ZnO/TiO₂復合氧化物其的制備方法，其特征在于：采用均勻沉淀法制備鋅與鈦的原子比為12比1的ZnO/TiO₂復合氧化物催化劑。在攪拌條件下，將1?mol/L?的Zn(NO₃)₂·6H₂O和1?mol/L?的?Ti(SO₄)₂水溶液按比例緩慢滴入適當濃度的沸騰尿素溶液中，老化、濾洗、干燥、焙燒。