[发明专利]一种Au-ZrO

说明书

本发明公开了一种改性Au‑ZrO₂催化剂及其应用，该改性Au‑ZrO₂催化剂包括载体和活性组分，所述载体由双介孔型ZrO₂在氢气氛围下焙烧改性后得到。本发明将水热法制备的ZrO₂置于氢气氛围下进行焙烧获得改性载体，再负载金，使获得的改性催化剂的比表面积提高、平均孔径减少、表面氧空位明显增大，并使负载金以零价态Au(非氧化态)的形式存在，抑制了电子‑空穴复合，增加了供体密度的同时提升了电荷传输效率，从而显著提高了催化剂的催化活性，进而提高了水煤气变换反应中CO的转化率。

技术领域

本发明涉及催化剂制备领域，具体涉及一种Au-ZrO₂催化剂及其应用。

背景技术

水煤气反应(WGS)在获得洁净氢气的同时也消除了一氧化碳。近年来，以纯氢为燃料的质子交换膜燃料电池技术的兴起，使原本传统的变换催化剂不能满足燃料电池体系的要求。因此，开发具有高活性和稳定性的新型变换催化剂具有重要的意义。

上世纪八十年代，日本的Haeuta发现负载在过渡金属氧化物上的金催化剂对CO低温氧化具有很高的催化活性，负载Au催化剂具有较高的低温活性、较宽的活性温区、较好的抗氧化性能以及抗水性能，因而被认为是最适合用于PEMFC苛刻操作环境的WGS催化剂之一。

ZrO₂具有酸碱性、氧化还原性、良好的热稳定性和机械强度，作为催化剂载体的研究日益受到人们的重视，得到较为广泛的应用。

例如，申请公布号为CN102389795A的发明专利申请公开了一种用于甲酸分解制氢的纳米金催化剂及其制备方法，该催化剂由载体和活性组份组成，载体为ZrO₂或TiO₂，活性组份为纳米尺寸的金属态金，金的质量含量为0.45％～5％，分别记为Au/ZrO₂和Au/TiO₂。该催化剂对于多相甲酸分解制氢，在环境温度下具有较高的活性和稳定性，并且具有制备方法简易、快捷、成本低廉等优点。

其中，Au-ZrO₂催化剂也已经被报道具有很高的WGS活性。

申请公布号为CN101954279A的发明专利申请公开了一种应用于富氢重整气下的低温水煤气变换催化剂及其制备方法，该催化剂的组成为Au/ZrO₂，其中活性组分为Au，载体为ZrO₂， Au的重量含量为0.1～3％，ZrO₂的重量含量为97～99.9％。该方法制备的ZrO₂载体具有较高的比表面积和较大的孔体积，可更好的分散活性组分Au。本发明中的催化剂在金质量含量较低的情况下依然具有很高的低温水煤气变换催化活性，如：Au重量含量降为1％的Au/ZrO₂催化剂，在210～300℃反应温区内的CO转化率仍接近平衡转化率。

发明内容

本发明提供了一种改性Au-ZrO₂催化剂以及其在水煤气变换反应制备氢气中的应用，该改性Au-ZrO₂催化剂具有较高的催化活性。

一种改性Au-ZrO₂催化剂，包括载体和活性组分，所述载体由ZrO₂在氢气氛围下焙烧改性后得到。

其中，所述ZrO₂采用水热法进行制备，具体为：将ZrOCl₂·8H₂O在150℃条件下水热反应6小时后，经洗涤、干燥后，得到ZrO₂。