[发明专利]消除潮湿空气中一氧化碳的催化剂及其制备方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及的是一种催化剂，本发明也涉及一种催化剂的制备方法。具体地 说是一种氧化消除空气中一氧化碳的催化剂及其制备方法。

(二)背景技术

一氧化碳是大气中常见的一种污染物，它主要源自含碳燃料的不完全燃烧。 一氧化碳是室内环境及许多工业环境需要防控的污染物，特别是在火灾现场、矿 井坑道及金属冶炼环境中的致命毒物之一。在许多合成工业过程中，原料中的一 氧化碳杂质会使催化剂中毒导致失活。对于某些需要以空气为参比气体的便携式 传感器，现场空气中的一氧化碳污染物会使测量结果失真。

通常气体中的一氧化碳可以通过吸附法及催化氧化法进行去除。吸附法受吸 附剂吸附容量的限制，吸附剂需要将一氧化碳脱附再生而导致过程的不可连续 性，这使得吸附法在实际运用中有所限制。催化氧化法由于可以连续地将一氧化 碳氧化为二氧化碳，在正常使用条件下不需要脱附再生，从而简化操作过程。室 温条件下催化氧化一氧化碳的技术可以不需要预热装置就可以实现一氧化碳的 消除，这对于某些对于移动便携性、设备安装空间要求较高的场合非常适合。

目前在室温下催化氧化消除消除空气中的一氧化碳主要有三个体系：1、 Hopcalite催化剂(CO低温氧化霍加特拉催化剂的研究，工业催化，2007年15 卷第六期56页)，它主要是以CuO-MnOx为主要成份的复合氧化物催化剂，该 催化剂采用共沉淀法制备要耗费大量的沉淀剂及金属盐，且该催化剂对水汽比较 敏感。2、Wack类催化剂(Low Temperature Oxidation of CO Over Supported PdCl₂-CuCl₂ Catalysts，Korean J.Chem.Eng.，1997，14(6)，486-490)，它是将氯化 钯及氯化亚铜负载在活性碳上制备得，催化剂必须在潮湿条件下运用，随着反应 进行有氯流失而导致催化剂失活，在忌氯的场合不能使用。3、金为活性主份、 过渡金属氧化物为载体的催化剂(CO氧化反应中H2O对MOx和Au/MOx催化 性能的影响，催化学报，2001，22(4)，408)此类催化剂可以在低于室温条 件下将一氧化碳转化，但是催化剂使用了＞1wt％的金元素而导致成本过高。

在通常的使用条件下，待消除一氧化碳的空气中是含有水汽的，因此在运用 催化剂时，水汽对催化剂的影响是非常明显的。对于Hopcalite催化剂体系而言， 水蒸气的存在会导致催化剂的快速失活，所以在运用Hopcalite类催化剂时，在 催化剂前端需要配置吸水剂将待处理的气体的湿度降低，这在催化剂运用时带来 许多的不便。对于Wack类催化剂，它是将氯化钯与氯化铜负载在大比表面的活 性炭上制备而得。Wack催化剂是一类准液相催化剂，在运用时要保证催化剂处 于湿态、最佳温度在45℃左右；当反应气体的湿度过低，催化剂会失水而发生 失活现象；反应气体的湿度过高，会有氯化钯与氯化铜流失，同时导致设备腐蚀； 使用温度超过90℃时会较快释放氯化氢，腐蚀设备及对后端造成破坏。金为活 性主份、过渡金属氧化物为载体的催化剂，此类催化剂可以在低于室温条件下将 一氧化碳转化，同时研究表明该体系的许多催化剂可以在室温、相对湿度为100％ 时(≈35000ppm水汽)，可以将一氧化碳完全消除，但是金元素较为昂贵，所以 在大范围运用是还是受到限制。

中船重工集团718研究所的工作表明(一种新型常温常湿一氧化碳消除催化 剂的研制，现代化工，2006，26(6)，33)，将摩尔比1∶1的银与铜的硝酸盐共沉 淀制备的催化剂在室温可以将一定湿度空气中的一氧化碳消除，但是他们的研究 结果表明催化剂在运用条件下30分钟失活。本发明申请人2007年的工作表明， Cu-Zn-Ce催化体系在80℃左右，可以将一氧化碳完全消除，但是在加入约 35000ppm的水汽后，需要在115℃左右才可以将一氧化碳完全消除。Erdogan Gulari小组的研究工作表明(CO oxidation by silver cobalt composite oxide，Applied Catalysis A：General 1999，182，147)，在银钴复合氧化物催化剂上，空速为 45000h-1的1％一氧化碳的湿空气时，50℃时转化率约为5％，在90℃时约为25％。