[發明專利]納米鈀催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201811202068.2
• 申請日: 2018-10-16
• 公開（公告）號: CN109433194B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 章青;王巧瑩;張秀春;朱加明;李兵;黃超
• 申請（專利權）人: 安徽師范大學
• 主分類號: B01J23/44
• 分類號: B01J23/44;B01J37/02;B01J37/10;B01J37/16;B01D53/62;B01D53/86
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 張苗

本發明公開了一種納米鈀催化劑及其制備方法和應用，其中，所述制備方法包括：1)載體的預處理：將氧化鋁載體進行熱處理；在第一溶劑存在的條件下，將熱處理后的氧化鋁載體與纖維素混合后，置于溫度為60?100℃的條件下晶化6?24h，制得預處理后的載體；2)納米鈀催化劑的制備：將鈀鹽與第二溶劑混合后，制得鈀鹽溶液，向鈀鹽溶液中加入步驟1)中制得的預處理后的載體進行浸漬，同時加入還原劑混合后，置于溫度為20?80℃的條件下攪拌5?24h，制得納米鈀催化劑。實現了制備方法簡單，催化性能高，且使用條件無特殊要求，大大提高其適用領域的廣泛性的效果。

技術領域

本發明涉及納米金屬催化劑領域，具體地，涉及納米鈀催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

隨著現代工業的膨脹發展和化石能源的消耗，環境污染問題日趨嚴重。其中工業廢氣、交通運輸排氣及煤炭礦井坑道中產生的碳氧化合物對環境污染危害備受關注，尤其是CO的影響。而CO是一種無色、無嗅、有毒的氣體，且其毒性極強，對人類健康的危害嚴重。目前，對CO的消除主要有物理消除法和化學消除法。物理消除法主要是指利用一些多孔物質(如活性炭等)對CO進行吸附，以減少CO在空氣中的殘留量，但往往實際使用時難以選擇合適的吸附材料，并且由于吸附效率低導致設備體積大，因此該法的應用受到很大的限制。而化學消除法主要包括催化還原法和催化氧化法，其中對低濃度CO的消除最好方式是催化氧化法，使CO與空氣中的O₂反應生成無毒性的CO₂。然而，CO在空氣中的燃點為700℃，因而必須使用催化劑實現低溫下的氧化消除。而這類催化劑主要以貴金屬(Pd、Pt、Rh及Au)為活性組分，例如，Kang等(Applied Catalysis B:Environmental,2018,223:67-75)報道了以單一Pt作為催化劑，CO在220℃附近實現完全氧化。然而，Pd基催化劑對CO的氧化反應受到其晶粒大小、形貌及種類的影響較大，且催化劑在反應過程中容易發生燒結團聚，活性組分在高速反應氣流中易流失，進而使得催化劑性能大大下降，而在實際使用時往往完全無法達到其有效使用的條件，因而使其在實際應用時局限性較大。而對于穩定催化劑，其制備方式往往比較復雜，如包裹或模板法，其制備周期較長，工藝較為繁瑣。

因此，提供一種制備方法簡單，催化性能高，且使用條件無特殊要求，大大提高其適用領域的廣泛性的納米鈀催化劑及其制備方法和應用是本發明亟需解決的問題。

發明內容

針對上述現有技術，本發明的目的在于克服現有技術中CO催化氧化反應中的催化劑往往制備方式繁雜，或是使用條件要求較為苛刻，不適于實際使用的要求，從而提供一種制備方法簡單，催化性能高，且使用條件無特殊要求，大大提高其適用領域的廣泛性的納米鈀催化劑及其制備方法和應用。

為了實現上述目的，本發明提供了一種納米鈀催化劑的制備方法，其中，所述制備方法包括：

1)載體的預處理：將氧化鋁載體進行熱處理；在第一溶劑存在的條件下，將熱處理后的氧化鋁載體與纖維素混合后，置于溫度為60-100℃的條件下晶化6-24h，制得預處理后的載體；

2)納米鈀催化劑的制備：將鈀鹽與第二溶劑混合后，制得鈀鹽溶液，向鈀鹽溶液中加入步驟1)中制得的預處理后的載體進行浸漬，同時加入還原劑混合后，置于溫度為20-80℃的條件下攪拌5-24h，制得納米鈀催化劑。

本發明還提供了一種根據上述所述的制備方法制得的納米鈀催化劑。

本發明還提供了一種根據上述所述的納米鈀催化劑在催化CO氧化中的應用。

通過上述技術方案，本發明利用纖維素對氧化鋁載體進行改性，有效改善氧化鋁載體的表面基團特性，提高載體與鈀之間的作用，進一步地，利用還原劑在低溫條件下還原，避免了高溫焙燒和高溫氫氣還原環節，大大簡化和縮短了其制備工藝和制備周期，且有效解決了在制備和反應過程中鈀出現團聚等問題，從而使制得的催化劑能夠有效實現對CO進行氧化消除的性能。