[發(fā)明專利]用于CO氧化的氧化物修飾的銅錳尖晶石催化劑及其制備方法

有效

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• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112547085B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉源;孫若琳;張斯然
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學
• 主分類號: B01J23/889
• 分類號: B01J23/889;B01J23/00;B01D53/86;B01D53/62
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 王麗

本發(fā)明提供一種用于CO氧化的氧化物修飾的銅錳尖晶石催化劑及其制備方法；把硝酸銅、硝酸錳、檸檬酸、乙二醇混合配置成溶液；將配置的溶液在60～90℃水浴鍋中攪拌至形成溶膠，得到中間產(chǎn)物；將中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)移至恒溫干燥箱中干燥，得到干燥后的產(chǎn)物；將得到的產(chǎn)物在馬弗爐中250～350℃焙燒，然后在450～750℃焙燒，得到催化劑CuO?Cu_1.5Mn_1.5O₄或Mn₃O₄?Cu_1.5Mn_1.5O₄，具有尖晶石型復合氧化物結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的催化劑用于一氧化碳氧化的反應(yīng)，在較低溫度可以將一氧化碳完全氧化，且反應(yīng)過程中表現(xiàn)出良好的協(xié)同效應(yīng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有協(xié)同效應(yīng)的銅錳基CO氧化催化劑及其制備方法，具體為一種緊密接觸的氧化物修飾的Cu_1.5Mn_1.5O₄尖晶石復合型催化劑及其制備與其對CO氧化的協(xié)同催化的應(yīng)用，屬于金屬氧化物催化劑的應(yīng)用領(lǐng)域。

背景技術(shù)

一氧化碳(CO)是一種無色、無味、易燃、易爆并且對人體血液和神經(jīng)有害的毒性氣體，其密度與空氣接近，易傳播，沸點為-191.5℃，熔點為-205.02℃。人類難以檢測CO且CO中毒后較難察覺，導致人易于忽略而中毒。CO屬于劇毒氣體，其與人體血紅蛋白的結(jié)合能力約為O₂的210倍，在較低的濃度下即可阻礙血紅蛋白對O₂的輸送。當CO的含量達到0.32％時，10分鐘內(nèi)人體就會頭痛、惡心、嘔吐；當CO的含量達到1.28％時，1-3分鐘內(nèi)就會致人死亡。大氣中分布最廣、數(shù)量最多的污染物就是CO，任何一種不完全燃燒過程中都可能產(chǎn)生一氧化碳。經(jīng)濟進一步發(fā)展，機動車越來越多，工業(yè)生產(chǎn)活動越來越多，全球每年排放的一氧化碳高達幾億噸，控制CO排放的問題亟待解決。

物理吸附法和化學轉(zhuǎn)化法是常見的CO消除方法。物理吸附法一般用大比表的多孔物質(zhì)(如活性炭等)為主，通過材料對的物理吸附，降低氣氛中的含量。基于現(xiàn)有的材料吸附效率不高，因此，物理吸附法在實際應(yīng)用中存在很大的局限性。化學轉(zhuǎn)化法主要包括催化還原和催化氧化法。催化還原法由于技術(shù)原因和經(jīng)濟原因不適用于低濃度脫除CO。催化氧化法是利用催化劑實現(xiàn)低溫下CO和O₂的結(jié)合轉(zhuǎn)化為無毒的CO₂。此方法更為高效、經(jīng)濟，廣泛應(yīng)用于機動車尾氣凈化、CO₂激光器氣體純化、防毒面具凈化裝置、卷煙煙氣降害、室內(nèi)空氣環(huán)境以及密閉空間作業(yè)(潛艇、航天器、地下工事、礦下救生艇、地下車庫)等領(lǐng)域。因此，設(shè)計合成新材料，研究開發(fā)低成本又高效的催化劑對于去除CO具有深遠的意義。

已被報道的用于CO氧化的催化劑主要有貴金屬催化劑和非貴金屬催化劑兩大類。貴金屬主要有Pt、Au、Pd、Ru等，資源稀缺限制了貴金屬催化劑的廣泛應(yīng)用。非貴金屬催化劑的研究主要集中在呈現(xiàn)混合價態(tài)的CuO_x、MnO_x、FeO_x、CoO_x、CeO_x上，近年來眾多科研工作者想從這些過渡族金屬氧化物中尋求低成本和穩(wěn)定性好的催化劑，銅錳基氧化物催化劑由于相對較高的活性和低廉的價格使其得到了越來越多的關(guān)注。