[發(fā)明專利]用于室溫一氧化碳脫除的金基催化劑及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310611253.8
• 申請(qǐng)日: 2013-11-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103599777B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃新松;李廣社;李莉萍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所
• 主分類號(hào): B01J23/68
• 分類號(hào): B01J23/68;B01J23/52;B01J23/66;B01D53/86;B01D53/62
• 代理公司: 北京元周律知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11540
• 代理人: 張瑩

本發(fā)明公開(kāi)了一種用于室溫催化氧化一氧化碳的金基催化劑及其制備方法。本發(fā)明對(duì)金催化劑制備的傳統(tǒng)沉積?共沉淀法進(jìn)行了改良，采用光?熱結(jié)合的方式對(duì)金前驅(qū)體進(jìn)行活化，制得室溫下高效催化氧化一氧化碳的金催化劑，提高了金的利用效率。該方法工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，操作方便，制備參數(shù)易于控制，重復(fù)性好，可以規(guī)模化合成。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉化工及環(huán)境治理技術(shù)領(lǐng)域的催化劑及其制備方法，具體是一種用于室溫下催化氧化一氧化碳的金基催化劑及其制備方法。

背景技術(shù)

一氧化碳（CO）是一種易燃、易爆、劇毒的氣體污染物，主要產(chǎn)生在烴類以及其它有機(jī)物的不完全燃燒過(guò)程中，ppm數(shù)量級(jí)的CO即可直接威脅到人類的生存和健康。因此，CO的催化消除一直是化工和環(huán)境治理領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。新近開(kāi)發(fā)的金催化劑具有很好的抗?jié)穸群偷蜏卮呋阅埽欢邇r(jià)態(tài)金的熱力學(xué)不穩(wěn)定性，導(dǎo)致在催化劑的制備過(guò)程中金的前驅(qū)物極易分解，因此常規(guī)的浸漬方法通常難以獲得高效穩(wěn)定的金催化劑。目前金催化劑的制備普遍采用的是以氯金酸為金源的沉積-共沉淀法，即先通過(guò)沉淀劑將金前驅(qū)物沉積于載體表面，再在一定氣氛下焙燒使金前驅(qū)物分解成金屬態(tài)金，同時(shí)獲得金與載體相互作用的界面。該制備方法有效地提高了金催化劑室溫催化氧化一氧化碳的活性，然而其重現(xiàn)性仍然較差，這主要是由于載體表面往往較為復(fù)雜，對(duì)金前驅(qū)物進(jìn)行直接焙燒活化是一個(gè)不可控的過(guò)程，在構(gòu)造界面的同時(shí)也易導(dǎo)致金顆粒的團(tuán)聚從而損失部分活性中心。不僅如此，較大的金顆粒一旦形成，就極易成為周圍小顆粒金的聚集中心，從而引發(fā)催化劑在反應(yīng)和存放過(guò)程中的失活。為克服上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種新的金催化劑制備方法，采用光-熱結(jié)合的方式對(duì)金前驅(qū)體進(jìn)行活化，生成室溫下高效催化氧化一氧化碳的金催化劑，從而提高金的利用效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用于室溫下催化氧化一氧化碳的金基催化劑及其制備方法。

本發(fā)明所述催化劑的組分及其質(zhì)量百分比為：0.5%～5%的金和99.5%～95%的氧化物載體，氧化物載體為TiO₂，Mn₂O₃，CeO₂，Al₂O₃中的一種，采用氯金酸為金源，尿素為沉淀劑，采用光-熱結(jié)合沉積沉淀法實(shí)現(xiàn)金的負(fù)載：

（1）將氯金酸、尿素與氧化物載體混合的懸濁液經(jīng)水浴反應(yīng)1小時(shí)后，過(guò)濾得到固體粉末;

（2）將固體粉末分散于蒸餾水中磁力攪拌，置于紫外燈下進(jìn)行室溫光照，反應(yīng)后過(guò)濾、洗滌并真空干燥12小時(shí);

（3）取出固體粉末，置于馬弗爐中空氣下熱處理2小時(shí)，移出冷卻，得到催化劑；

步驟（1）中提到的懸濁液，其中金的當(dāng)量濃度為0.0096g/L～0.048g/L，尿素的當(dāng)量濃度為25g/L～100g/L

所用氧化物載體的比表面積為10m²/g～500m²/g。

本發(fā)明對(duì)金催化劑制備的傳統(tǒng)濕化學(xué)法進(jìn)行了改良，采用光-熱結(jié)合的方式對(duì)金前驅(qū)體進(jìn)行活化，生成室溫下高效催化氧化一氧化碳的金催化劑，提高了金的利用效率。該方法工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，操作方便，制備參數(shù)易于控制，重復(fù)性好，可以規(guī)模化合成。

與采用傳統(tǒng)沉積-共沉淀法制備的金催化劑相比，采用本發(fā)明方法所制備的催化劑室溫催化一氧化碳的性能具有顯著優(yōu)勢(shì)。其中金負(fù)載量?jī)H為1%的Au/Mn₂O₃催化劑在25℃下即可實(shí)現(xiàn)流速為20mL/min空氣中1%濃度CO的完全氧化。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例1中Mn₂O₃負(fù)載的金催化劑室溫催化氧化一氧化碳活性曲線，采用傳統(tǒng)沉積-共沉淀法制備的Au/Mn₂O₃催化劑作為參比。