[发明专利]一种用于CO常温氧化的高稳定性的纳米金催化剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在常温下能使CO氧化的高稳定性的负载型纳米金催化剂及制备方法， 具体地说涉及一种以金或金与贵金属形成的合金为主要活性组分，稀土改性的TiO₂为载体的 催化剂，该催化剂可以在常温下催化CO氧化反应，且具有高的稳定性。

背景技术

随着现代化工业的快速发展，能源短缺和环境污染日趋严重，开发新能源与防止环境污 染已经成为关系到国计民生的重大课题。

在开发新能源方面，质子交换膜燃料电池由于具有高的能量转化效率而被广泛研究。通 常情况下，质子交换膜燃料电池所用的氢气是通过烃类或其他液体燃料的重整或部分氧化及 水气转换反应制得的。遗憾的是，通过这种方法制得的氢气总是不可避免地含有少量CO，而 CO会对燃料电池的电极(尤其是Pt电极)产生很强的损害，因此必须要把氢气中的CO除 掉。在诸多的去除CO的方法中，CO的选择性氧化是最可取的，这种方法简便且便宜，但开 发高效稳定的CO氧化催化剂是该方法能否得以广泛实施的技术关键。

在环境污染方面，随着汽车工业的快速发展，汽车尾气污染已经成为大气污染的主要来 源之一，而CO则是汽车尾气中的主要污染物之一，对尾气催化净化是降低污染物排放的主 要手段。当前汽车中用来降低尾气排放中污染物的催化剂为三效催化剂(Three-way catalyst， TWCs)，在催化剂上发生的主要反应有：

(1)氧化反应：2CO+O₂→CO₂

             HC+O₂→CO₂+H₂O

(2)还原反应：2CO+2NO→2CO₂+N₂

             HC+NO→CO₂+H₂O+N₂

             2H₂+2NO→2H₂O+N₂

(3)水气转化反应(Water-Gas Shift，WGS)：CO+H₂O→CO₂+H₂

(4)蒸汽重整反应(Steam reforming)：HC+H₂O→CO₂+H₂

在以上反应中，有三个反应都涉及到CO的氧化，所以催化CO的氧化是三效催化剂的 必备功能。尤其是对于因机动车尾气造成严重污染的公路隧道和地下机动车通道中的CO净 化，开发高效稳定的常温CO氧化催化剂具有非常重要的意义。

此外，CO氧化催化剂在其他的许多工业过程和环保过程中具有重要应用，如在CO传感 器、空气净化器和密闭系统内微量CO的消除，等等。