[發明專利]一種高效同步催化氧化低濃度氣相甲醛和一氧化碳的催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201710014735.3
• 申請日: 2017-01-09
• 公開（公告）號: CN106582639A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 朱天樂;洪小偉;孫也
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B01J23/66
• 分類號: B01J23/66;B01D53/86;B01D53/72;B01D53/62
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所11121
• 代理人: 姜榮麗

技術領域

本發明涉及一種雙貴金屬組份負載的催化劑及其制備方法，屬于空氣凈化技術領域。具體地說，是指一種高效同步催化氧化低濃度氣相甲醛和一氧化碳的催化劑及其制備方法。

背景技術

隨著科學技術飛速發展，載人航天技術和潛艇設計研發也得到長足進展。載人航天技術水平體現出一個國家科學技術發展水平，象征國家綜合科技實力。而性能優異的潛艇是國家海防的強力后盾。但是，載人航天器和潛艇都處于密閉環境中，因此，它們內部空氣質量嚴重影響操作人員的工作效率和人身健康，同時也會阻礙內部儀器正常運行，進而影響載人航天器和潛艇的安全。所以，改善載人航天器和潛艇內部空氣質量迫在眉睫。

航天器和潛艇內部污染氣體來源于三個要素：操作人員、儀器和內部使用材料。一氧化碳主要來源于人體新陳代謝，甲醛主要由于有機材料老化引起的。一氧化碳和甲醛屬于典型小分子氣體，嚴重影響人體健康。吸附法很難有效除去一氧化碳和甲醛，而催化氧化法則可以將一氧化碳和甲醛徹底氧化為二氧化碳和水。鉑催化劑對甲醛催化氧化效果優異，金催化劑可實現一氧化碳低溫脫除。但是，由于一氧化碳和甲醛共存密閉艙室中，一氧化碳會毒化鉑催化劑，因此單一鉑和金催化劑很難行之有效地同步催化脫除一氧化碳和甲醛。

發明內容

本發明針對目前催化劑設計所存在的問題和不足，提供一種可高效同步脫除一氧化碳和甲醛的催化劑及其制備方法，制備得到了一種鉑和金雙組分的催化劑，用于消除共存的一氧化碳和甲醛。該催化劑使用已經商業化的二氧化鈰、氯鉑酸和氯金酸為原料，采用浸漬還原-尿素沉積沉淀法制備。同時，該催化劑在60,000～250,000h^-1空速下，一氧化碳和甲醛轉化率達100％，產物為二氧化碳和水。

本發明中催化劑的鉑和金負載量均為1wt％，具體制備方法如下：

(1)將載體CeO₂均勻分散于鉑的前驅體溶液中并攪拌2h，加入NaOH溶液調節pH至8～10，加入還原劑硼氫化鈉水溶液(其與Pt摩爾比為8～10)后攪拌8h，過濾水洗三遍，80℃真空干燥12h得Pt/CeO₂材料。

(2)將Pt/CeO₂均勻分散于金的前驅體溶液中，攪拌2h后加入沉淀劑尿素(其與Au摩爾比為90～100)，70～80℃攪拌8h后，常溫老化12h，過濾水洗三遍，25℃真空干燥12h即可得Pt-Au/CeO₂催化劑。

所述的鉑的前驅體為硝酸鉑或氯鉑酸，金的前驅體為氯金酸或氯金酸鈉。

本發明的優點在于：

本發明制備的催化劑性能優越；催化氧化反應條件溫和(常溫)，而且催化氧化產物綠色環保，無二次污染；催化劑制備條件溫和，不涉及高溫反應；原料已經全部商業化，簡單易得。

具體實施方式

為了清楚說明該本發明提供的催化劑優勢和有益效果，列舉以下具體實施案例，同時說明催化劑具體使用方法。

實施例1

將4g載體CeO₂(粉末或顆粒狀)均勻分散于氯鉑酸溶液(含0.04克鉑)中并攪拌2h，加入NaOH溶液調節pH至10，加入還原劑硼氫化鈉水溶液(其與Pt摩爾比為10)后攪拌8h，過濾水洗三遍，80℃真空干燥12h得Pt/CeO₂材料；將2g Pt/CeO₂均勻分散于氯金酸(含0.02克金)溶液中，攪拌2h后加入沉淀劑尿素(其與Au摩爾比為100)，80℃攪拌8h后，常溫老化12h，過濾水洗三遍，25℃真空干燥12h即可得Pt-Au/CeO₂催化劑。

實施例2(對比例)

氯鉑酸溶液(含0.02克鉑)和氯金酸溶液(含0.02克金)混合攪拌1h，然后將1.86g CeO₂載體均勻分散于上述混合溶液中并攪拌2h。所得懸浮液于旋轉蒸發儀中70℃下真空處理，除去水分，所得固體200℃下，氫氣氛圍下處理2h，即得Pt-Au/CeO₂催化劑。

實施例3(對比例)