[发明专利]一种一氧化碳室温催化氧化催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种一氧化碳催化剂及其制备方法，特别是涉及一种一氧化碳室温催化氧化催化剂及其制备方法，主要针对半封闭空间环境中机动车排放的低浓度一氧化碳室温催化氧化消除，也适用于一氧化碳传感器等。

背景技术

室温条件下一氧化碳催化氧化催化剂的开发在环境保护、燃料电池以及半封闭空间中机动车排放的低浓度一氧化碳消除等方面具有很强的实际应用价值。在有效改善空气质量的同时具有巨大的市场价值，可直接应用于城市地下隧道和停车场等实际场所。因而探索室温条件下一氧化碳催化氧化的高效纳米催化材料，不仅具有重要的学术价值，也具有很重要的应用价值。

以CuO-MnOx复合氧化物为主要成分的Hopcalite催化剂为代表，过渡金属催化剂在一氧化碳消除方面表现出了一定的催化性能。但其抗水性能和稳定性能很差，尽管很多研究者对其进行了相关的改进研究，例如采用不同的制备条件以改善提高催化剂的催化活性和稳定性，但依然不能实际应用。Fe-Co复合氧化物纳米催化剂 (A. B. Ravand, M. Rezaei, Chem. Eng. J., 2012, 184, 141) 在室温高空速条件下 (GHSV=60000 mL/gh) 实现了对一氧化碳超过20%的转化率的报道，但未给出稳定性数据。贵金属催化剂由于催化活性高，稳定性较好，引起了人们广泛的研究。其中研究最热门的是金催化剂(M. Haruta, N. Yamada, J. Catal., 1989, 115, 301)，在室温乃至零度以下对一氧化碳催化氧化具有很高的活性，但是仍然未对其稳定性给予报道。中国发明专利CN101049561 A公开的担载型金催化剂，在15℃一氧化碳完全转化，且恒定800h。其所适用范围为高浓度(2%)一氧化碳，对低浓度 (尤其是50ppm以下) 一氧化碳的催化氧化情况并未涉及。

钯催化剂在室温条件对一氧化碳催化剂也有较高活性。中国发明专利CN101579635 B公开的担载型氯化钯催化剂在室温下对低浓度一氧化碳 (20-2000ppm) 保持较好的转化性能，抗水性能良好。有研究组曾报道在氯化钯-氯化铜催化剂上-30℃可实现一氧化碳 (400-1000ppm) 的完全转化 (Y. Shen, G. Lu, et. al., Catal. Commun. 2010, 46, 8433)，但其报道的空速较低。有报道指出，氯化钯-氯化铜催化剂对微量 (小于100ppm) 的一氧化碳消除能力很差，且在低温或室温下一氧化碳消除很难达到100% (K. D. Kim, J. S. Lee, Appl. Catal. B: 1994, 5, 103; E. D. Park, J. S. Lee, Stud. Surf. Sci. Catal., 2000, 130, 2309)。因而需要寻找合适的，结构和性质稳定的载体来制备氯化钯-氯化铜催化剂，利用氯化钯-氯化铜与载体之间的相互作用来提高催化剂的催化性能，实现一氧化碳室温催化氧化是一项具有挑战性的工作。尤其是面向实际工程应用，例如半封闭空间内 (地下隧道和地下停车场等) 的空气净化过程中一氧化碳的常温净化消除。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种一氧化碳室温催化氧化催化剂及其制备方法。

一种一氧化碳室温催化氧化催化剂，其特征在于，该催化剂的组成及质量分数为：氯化钯2～3%，氯化铜2～3%，余量为载体；所述载体为氧化铈，或氧化钛。

一种一氧化碳室温催化氧化催化剂的制备方法，其特征在于，采用浸渍方法制备，包括以下步骤：

第一步，将氯化钯和氯化铜溶解在过量氨水中，氯化钯的质量浓度为0.015～0.030g/mL，氯化铜的质量浓度为0.2～0.4g/mL，氨水溶液的浓度为20～25%，体积为5mL；

第二步，通过浸渍方法将氯化钯和氯化铜溶液担载在载体上，氯化铜和氯化钯的质量分数为2～3%；

第三步，将第二步制备好的催化剂在25～35℃自然烘干，然后在300℃焙烧4小时。

 所述氧化铈载体的制备方法为：将硝酸铈铵和尿素按质量比10：200～100：200溶解在300～400mL蒸馏水中，将溶液加热至90℃，搅拌5～6小时后过滤洗涤，400℃焙烧4小时。

所述氧化铈的晶粒大小为6～10nm，氧化钛的晶粒大小为13～20nm。