[發明專利]一種用于一氧化碳氧化反應的負載型銥催化劑及制備方法

在審

• 申請號: 201410255005.9
• 申請日: 2014-06-11
• 公開（公告）號: CN103990470A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 郭耘;張艷慧;王麗;盧冠忠;詹望成;郭楊龍;王艷芹;王筠松;劉曉暉;龔學慶
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89;B01J23/46;B01J37/02;B01D53/86;B01D53/62
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技術領域

本發明涉及催化劑技術領域，涉及一種用于一氧化碳（CO）氧化反應的負載型銥催化劑，可用于CO₂激光器、CO傳感器、地下隧道以及密閉環境中的CO的凈化消除。

背景技術

近年來隨著全球經濟的快速發展，世界能源消耗成倍增長，生態環境面臨著嚴重的惡化，使人類社會的可持續發展受到威脅。大氣污染成為當前突出的環境問題。

一氧化碳CO是影響范圍廣的大氣污染物之一，?CO氣體無色無味，易燃易爆。CO通過呼吸系統進入人體血液后會與血紅蛋白結合，進而阻止血紅蛋白與氧氣的結合，導致機體組織缺氧，嚴重者則可能窒息。因此，CO氣體凈化在人類生活和工業生產中有眾多的應用。例如呼吸保護裝置、煙草降害，封閉體系（如飛機、潛水艇、航天器）和燃料電池中的微量CO消除、CO氣體傳感器以及CO₂激光器的氣體純化等方面。CO最有效的凈化方式是采用催化氧化的方法，使其轉化為為環境無害的CO₂。

CO氧化催化劑主要分為兩大類，非貴金屬催化劑和貴金屬催化劑。對于非貴金屬催化劑，主要有Co₃O₄基催化劑，CuO-MnO_x復合氧化催化劑（Hopcalite催化劑）等，其中Co₃O₄及催化劑表現出很高的CO氧化活性，但其對氣氛中的H₂O含量非常敏感，即使是微量的水也可造成其快速失活。對于貴金屬催化劑，活性金屬的種類、催化劑載體的選擇以及制備方法對其反應活性有很顯著的影響。自從Haruta研究組發現用沉積-沉淀法制備的金屬氧化物（TiO₂、Fe₂O₃、NiO等）負載金催化劑，對室溫乃至零度以下CO氧化具有很高的活性（M.?Haruta，N.?Yamada，J.?Catal.，1989，115，301）以來，納米金催化劑引起了研究者的廣泛關注。但納米Au催化劑的穩定性差，光照或者存放一段時間后，都會導致其失活，同時納米金催化劑的制備條件一般比較復雜苛刻，催化劑重復性差。對于Pd、Pt催化劑，因其對CO具有高的吸附性能，一般在較高溫度下表現出良好的CO氧化活性。最近，通過載體種類的改變和制備方法的優化，如在Pt（111）面上生長FeOx（X.?H.?Bao?et?al.,?Science,?2010,?328,?1141.），在Fe(OH)_x上負載Pd（Y.?Q.?Deng,?et?al.,?J.?Catal.,?2010,?274,?1.）等，可以獲得與納米Au催化劑相當的CO氧化活性。Okumura等采用沉積沉淀法制備了Ir/TiO₂催化劑，在低于室溫的條件下表現出良好的CO氧化活性（M.?Okumura,?et?al.,?J.?Catal.?2002,?208?(2),?485-489.）。張濤等采用共沉淀法制備了Ir-CeO₂催化劑，對含氫氣條件下CO的選擇氧化表現出高的活性（T.?Zhang,?et?al.,?J.?Catal.?2008,?255?(2),?144-152.）。

發明內容

本發明的目的在于制備一種負載型銥催化劑，具有較高的CO氧化反應活性，并且具有高的操作穩定性。

與已有技術相比，本發明的特點是：

（1）可顯著提高銥的分散度，增強催化劑對CO氧化的活性；

（2）所制備的催化劑具有優良的穩定性；

（3）采用浸漬法制備，重復性好。

本發明的催化劑的技術路線是：

本發明的催化劑以金屬銥為活性組分，以Al₂O₃為載體，助劑為Fe、Co、Ni和Cu中的一種或一種以上。其中活性組分銥的重量含量為0.01~10%，助劑的重量含量為0.02?~?40%。

本發明所采用的催化劑的技術路線為：采用浸漬法制備改性的載體，浸漬完成后，經干燥、焙燒、還原得到助劑修飾的Al₂O₃載體；然后浸漬銥的前驅體溶液，浸漬完成后，經干燥、焙燒、還原得到負載的銥催化劑。

為了更清楚地說明本發明，列舉以下實施例，但對本發明的范圍無任何限制。

實施例1