[發明專利]一種高分散的CO氧化催化劑及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 202111071097.1
• 申請日: 2021-09-13
• 公開（公告）號: CN113617372B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發明（設計）人: 楊本濤;何凱琳;魏進超;葉恒棣;康建剛;楊峰;李俊杰
• 申請（專利權）人: 中冶長天國際工程有限責任公司
• 主分類號: B01J27/13
• 分類號: B01J27/13;B01J23/42;B01J35/02;B01J37/34;B01J37/16;B01J37/00;B01D53/86;B01D53/62
• 代理公司: 北京卓恒知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11394
• 代理人: 徐樓;卜婷

本發明公開了一種高分散的CO氧化催化劑及其制備方法和用途，通過“兩級紫外誘導?原位CO還原預處理?變徑催化反應器”的機制，使得該催化劑分散性高，含有大量小顆粒的Pt⁰和少量PtO、PtCl₄，其低溫催化活性優異。可同時實現對Pt的價態與粒徑的調節，將單原子的Pt⁰轉化為穩定、不易被再氧化的、尺寸均一的Pt⁰催化劑，能夠抑制催化劑中毒反應的發生以及防止煙氣中粉塵對催化劑造成的沖刷影響，可快速帶走催化劑床層放出的熱量，防止高溫累積，大大提高了對含低濃度CO廢氣的催化氧化效果。

技術領域

本發明涉及CO氧化催化劑技術，具體涉及一種高分散的CO氧化催化劑及其制備方法和用途，屬于CO氧化催化技術領域。

背景技術

由于燃料不充分燃燒或工藝自身反應特性的需要，鋼鐵冶煉會產生大量含CO的氣體。其中含CO濃度高的氣體，如高爐煤氣、焦爐煤氣，因為其熱值高，已經得到有效利用。但鋼鐵冶煉還存在很多含低濃度CO的廢氣，如燒結煙氣、提鐵減鋅回轉窯尾氣、軋鋼加熱爐煤煙尾氣等，尚未有效利用和處理。目前針對低濃度CO廢氣的處理技術。主要有直接燃燒法、固體吸附法、液體吸收法、催化氧化法等。其中催化氧化法具有流程短、潛熱能充分利用的優點，更加符合CO治理及資源化的需求。

考慮到鋼鐵工業CO煙氣普遍含有硫和水，特別是硫，會導致大部分催化劑中毒。結合調研發現Pt最難與SO₂發生反應。因此，載Pt的貴金屬催化劑相對來說更具有應用的可能。但載Pt的催化劑應用于工業煙氣治理時，還面臨低溫活性差和單位Pt的CO轉化率不高(利用率低)的問題。極大限值了大規模應用。

針對低溫活性差和單位Pt的CO轉化率不高的問題，目前國內外的研究主要聚焦于通過提高0價態Pt的含量來實現。如外加表面活性劑、多金屬摻雜、紫外照射、還原氣處理等。其中由于紫外照射具有反應清潔、速度快、不引入其他雜質的優點，目前得到較廣泛使用。如中國專利CN 109569686 A，在貴金屬溶液與活性炭漿液混勻后，采用紫外照射，控制紫外光波長為315-280nm，光照時間為5s-5min，從而得到高活性的載貴金屬加氫催化劑。中國專利CN 104084193 A，通過紫外照射由碳載體、H₂PtCl₆或(NH₄)₂PtCl₆、鈦前軀體、調節劑和乙醇混合得到混合懸濁液，在315nm～400nm的紫外光下照射20h～30h，實現高價態鉑變為0價態，實現控制得到不同Pt還原程度及形貌的Pt催化劑。中國專利CN 111139108 A，報道了采用紫外照射H₂PtCl₆溶液，實現Pt的還原負載，同時結合氫氣進行Pt的還原，以提高0價態Pt的含量。從而提高催化劑的一氧化碳低溫催化活性。

通過我們研究發現，提高載Pt催化劑的活性不單單只有提高0價態Pt含量，提高Pt的分散性也能夠提高反應效率。而且目前針對Pt的利用僅聚焦于微觀層面，無適用的反應器，導致Pt的利用率低，提高了使用的成本。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明通過建立“兩級紫外誘導-原位CO還原預處理-變徑催化反應器”的機制，大大提高了對含低濃度CO廢氣的催化氧化效果。其中采用“兩級紫外誘導”的方式制備獲得了一種高分散的CO氧化催化劑。該催化劑分散性高，含有大量小顆粒的Pt0和少量PtO、PtCl₄，低溫催化活性優異。采用“原位CO還原預處理”同時調節Pt的價態與粒徑，將單原子的Pt⁰轉化為穩定、不易被再氧化的、尺寸均一(2nm左右)的Pt⁰催化劑(低配位數)。進一步通過“變徑催化反應器”提高催化劑的利用效率，抑制催化劑中毒反應的發生以及防止煙氣中粉塵對催化劑造成的沖刷影響，可快速帶走催化劑床層放出的熱量，防止高溫累積。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案具體如下：

根據本發明的第一種實施方案，提供一種高分散的CO氧化催化劑。