[发明专利]用于CO优先氧化的CuO负载CeO2催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种以CeO₂为载体的催化剂，特别是涉及一种用于CO优先氧化的CuO负载CeO₂催化剂。

背景技术

现今用于作为燃料电池原料气的富氢气体都是经过碳氢化合物的重整和水煤气变化反应制得，制得的富氢气体主要含有45-75vol.％H₂、15-25vol.％CO₂、0.5-2vol.％CO和少量水蒸汽，由于CO可使燃料电池Pt电极中毒，需将富氢气体中的CO去除，而CO的优先氧化是目前去除富氢气体中CO的最有效方法，因此富氢气体中CO的优先氧化是燃料电池原料气制备的关键技术之一。CO优先氧化是指在富氢气体中加入少量的氧气或空气，在催化剂作用下优先氧化CO。而其关键是找到一种高效优先选择氧化CO催化剂，目前用于富氢中CO优先氧化的催化剂主要有：(1)负载Au催化剂，这类催化剂大多在较低温度下即可获得较好的CO转化率，但由于Au具有化学惰性，Au催化剂只有在高分散度和小Au粒度的情况下才可能得到较好的催化活性，所以使用负载型Au催化剂去除CO的方法存在由于粒子长大或烧结而导致催化剂失活的问题，很难达到令人满意的CO选择性；(2)贵金属催化剂，即采用担载在Al₂O₃、CeO₂、MgO、CeO₂-ZrO₂等上的Pt、Pd、Ru、Rh等贵金属催化剂，但是使用贵金属催化剂存在价格昂贵、催化剂活性受H₂O和CO₂影响较大、催化剂反应最佳温度较高等弊端；(3)负载型Cu催化剂，目前研究较多且效果较好的是使用CuO负载CeO₂催化剂的方法，从经济学角度讲，铜铈组合催化剂具有很好的前景，Avgouropoulos等发现了传统CuO/CeO₂催化剂体系表现比贵金属Pt/lnordenite催化剂具有更好的反应活性，如在200℃时有95％的转化率和60％的选择性，因此研究过渡族非贵金属以及稀土元素为主体的催化剂，将是一条可行的研究方向，但是以Cu为活性组分的催化剂用于CO优先氧化时，富氢气体中的水对CO的优先氧化有很大负面影响，这是使用Cu催化剂存在的一个主要问题。

发明内容

本发明目的是为了提供一种用于CO优先氧化的CuO负载CeO₂催化剂，其原料价格相对较低，制备过程简单易行，且具有较好的CO转化率和选择性。

为了达到上述目的，本发明所提供的技术方案是：一种用于CO优先氧化的CuO负载CeO₂催化剂，所述用于优先氧化CO的CuO负载CeO₂催化剂为花球状或花瓣状。

进一步的，所述用于优先氧化CO的CuO负载CeO₂催化剂为5-20μm大花球。

进一步的，所述用于优先氧化CO的CuO负载CeO₂催化剂为50-500nm小花球。

进一步的，所述用于优先氧化CO的CuO负载CeO₂催化剂为1-5μm花瓣状。

一种用于优先氧化CO的CuO负载CeO₂催化剂的制备方法，它包括如下步骤：

1)取0.02mol Cu(NO₃)₂溶液600ml，备用；

2)氨水与PEG混合溶液的配置：按照浓氨水与步骤1)中的Cu(NO₃)₂溶液的摩尔比为8∶1的比例，取浓氨水0.16mol即24.6ml，再按氨与水的体积比为1∶1加入24.6ml去离子水，然后向溶液中加入1g-10gMw＝6000的聚乙二醇，超声至完全溶解，制成混合液，备用；

3)将步骤1)中的Cu(NO₃)₃溶液加热至30℃，再将步骤2)中的混合液逐滴加到搅拌的Cu(NO₃)₂溶液中；

4)滴加完毕后，迅速将Cu(NO₃)₂混合液加热到80℃，同时搅拌12小时后，在20℃下静置12小时，抽滤，制得黑色沉淀，用去离子水洗涤黑色沉淀物三遍，再用无水乙醇洗涤两遍后，在80℃下干燥12个小时；

5)将步骤4)中干燥后的黑色沉淀在500℃下煅烧3小时，升温速率为1-5℃/min，制得CuO载体；