[发明专利]一种室温下可见光催化氧化CO的负载型双金属催化剂

说明书

技术领域

本发明属于催化氧化去除CO领域，更具体涉及一种室温下可见光催化氧化CO的负载型双金属催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

常温催化氧化CO在封闭体系内微量CO消除，CO₂激光器及气体传感器等方面具有较强的实用价值。负载型Au、Pt、Pd等贵金属催化剂因其具有低温催化氧化CO活性而备受关注，但这类催化剂较易失活导致其使用寿命较短。为了提高此类催化剂的寿命，发明者曾通过在Au/TiO₂催化剂中引入可见光照、利用Au纳米粒子的等离子共振效应（Surface Plasmon Resonance, SPR）提高其常温催化氧化CO的活性和稳定性。近年来，纳米双金属催化剂因在许多热催化反应中两金属之间存在协同效应而成为研究的热点。不难理解，若将各自具备表面等离子共振效应的两金属纳米粒子组合在一起制成双金属催化剂，而后引入可见光照就有可能同时利用两者的表面等离子共振效应而提高其催化氧化CO的性能。由于Ag纳米粒子具有表面等离子共振效应，为此本发明将Ag纳米粒子引入到Au负载型催化剂中，并引入可见光照，以期通过Au、Ag两金属纳米粒子的表面等离子共振效应及其协同作用提高可见光的利用效率，得到更好的常温催化氧化CO性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种室温下可见光催化氧化CO的负载型双金属催化剂及其制备方法和应用。本发明针对单一贵金属负载型催化剂可见光利用效率较低的缺点，将Ag纳米粒子引入到Au负载型催化剂中，制得负载型的Au-Ag双金属催化剂，并且在催化剂室温催化氧化CO的反应体系中引入可见光。其目的在于利用Au、Ag双金属的表面等离子共振效应，提高可见光对Au-Ag双金属催化剂催化氧化CO的促进作用，表现出比单一贵金属催化剂更好的可见光促进催化氧化CO效应。 

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种室温下可见光催化氧化CO的负载型双金属催化剂，以TiO₂为载体，Au和Ag纳米粒子为活性组分的负载型双金属催化剂。所述的催化剂中活性组分Au的含量为0.05~1.0 wt%，Ag的含量为0.05~1.0 wt%，其余组分为TiO₂载体。

一种制备如上所述的室温下可见光催化氧化CO的负载型双金属催化剂的方法包括：步骤（1）：在氧化物载体TiO₂上负载金属Ag，制得含Ag的中间物Ag/TiO₂；步骤（2）：在中间物上负载活性组分Au，制得含Ag和Au的负载型双金属催化剂。

所述步骤（1）为：将成型氧化物载体或粉末氧化物载体TiO₂置于AgNO₃溶液中浸渍2~6h，于50~90℃烘干；此烘干物用NaBH₄溶液在冰水浴中还原，去离子水洗涤，去除多余离子后30~80℃真空干燥，即得到含Ag的中间物Ag/TiO₂。所述AgNO₃溶液与TiO₂载体的重量比为1：5～1：1；所述的AgNO₃溶液浓度为0.01~0.10M。

所述步骤（2）为：将步骤（1）制得的中间物Ag/TiO₂置于HAuCl₄溶液中，同时用NaOH溶液调节悬浊液pH为9~11，浸渍2~6h，于50~90℃烘干；此烘干物用NaBH₄溶液在冰水浴中还原，去离子水清洗去除多余粒子后即得到含Ag和Au的负载型双金属催化剂。所述的HAuCl₄溶液浓度为0.01~0.10M；所述的HAuCl₄溶液与中间物Ag/TiO₂的重量比为1：5～1：1；所述的调节pH的NaOH溶液浓度为0.01~0.50M。

将上述的室温下可见光催化氧化CO的负载型双金属催化剂用于室温下CO的去除或燃料电池中富氢气氛中的微量CO的消除。先制得以TiO₂为载体，Au和Ag纳米粒子为活性组分的负载型双金属催化剂；在此催化剂室温催化氧化CO的反应体系中引入可见光。所述可见光的波长为420-800nm。申请人建立自行设计的固定床微型常温常压连续流动装置，在反应装置中，催化剂置于带有循环冷凝套管的石英玻璃反应器中，可见光透过石英玻璃反应器到达催化剂表面。

本发明的有益效果在于：