[发明专利]一种CO常温催化氧化催化剂

说明书

本发明公开了一种CO常温催化氧化催化剂，该催化剂通过以下方法制备得到：1）将铁盐与碱溶液混合后再通过碱溶液调节pH，经反应、过滤、水洗、干燥后得到氢氧化铁，焙烧后得到氧化铁；2）将钯盐溶液、氧化铁或/和氢氧化铁、多元醇混合，通过碱溶液调节pH，经反应、过滤、水洗、干燥；在步骤1）或2）中包含或不包含稀土盐反应的情况以及在步骤2）中包含或不包含碱金属或/和碱土金属的盐溶液反应的情况。本发明所述催化剂拥有催化活性高及稳定性好，可在室温条件下将CO完全氧化等特点。

技术领域

本发明涉及一种CO常温催化氧化催化剂，属于环境催化材料领域。

背景技术

在各种大气污染物中，CO是其重要组成成分之一。CO主要是由含碳燃料的不完全燃烧产生，或者是在内燃机的高温、高压的燃烧条件下产生。CO的主要危害在于影响人类健康，例如：使视力受损，头痛等。因此，消除CO是工业生产过程及环保过程等许多方面都亟待解决的问题。

目前，催化氧化CO是消除CO的最常用、最有效的方法之一。CO氧化催化剂可分为两大类：贵金属催化剂和非贵金属催化剂。贵金属催化剂以其良好的催化活性被人们关注，但贵金属催化剂的高昂的成本，限制了它的大规模应用。目前，人们往往通过载体将贵金属负载，制备出负载型贵金属催化剂。

负载型贵金属催化剂用于CO氧化催化剂是从汽车行业开始的。最早人们应用Pt-Pd/γ-Al₂O₃，可使汽车尾气中的CO完全氧化。之后Stark等发现，Pt/SnO₂在30~100℃范围内具有较高的CO氧化活性，但稳定性尚需进一步提高。直到Wacker将PdCl₂-CuCl₂水溶液负载在Al₂O₃或活性炭等载体上，可使催化剂在进料气中加入水分的CO氧化活性提高1~3个数量级，在300K就具有较高活性。但催化剂中残留Cl^-，会对催化剂的活性及稳定性造成影响，也会对环境造成二次污染。

另一类较重要的贵金属催化剂是金催化剂。1989年Heruta等人首先报道了纳米级Au/金属氧化物催化剂催化氧化CO可达到203K的低温。自此之后引发了科学家们二十几年来对金催化剂的深入研究。但金催化的稳定性较差，光照或者存放一段时间后，都会导致其失活。再者，金催化剂的制备条件一般比较复杂苛刻，催化剂重复性差，且在制备过程中金的损失量大，成本高。

近年来，以铁的氧化物及氢氧化物作为载体制备CO低温氧化催化剂，表现出良好的催化活性及稳定性，如Shinji Kudo等（S. Kudo, Y. Maki, M. Yamada, K. Mae,Chemical Engineering Science 2010, 65, 214-219）采用共沉淀法制备Au/Fe(OH)_x催化剂用于CO低温氧化反应，当空速为36000h^-1能使400ppmCO在50℃完全转化。乔波涛等（B. T.Qiao, L. Q. Liu, J. Zhang, Y. Q. Deng, Journal of Catalysis 2009, 261, 241-244）采用共沉淀法制备氢氧化铁负载钯和/或金的催化剂，用于CO低温催化氧化，催化剂展现出良好的CO低温催化性能，该类催化剂在Pd含量为4.4%时，空速为15000ml/g·h，10000ppmCO在5℃完全转化，而经过氢气还原的催化剂，在Pd含量为4.1%时，-15℃就可以将CO完全转化。由此可见，将催化剂还原，使催化剂中负载的贵金属生成低价态的原子，催化剂活性更高。

CN101579635A公开了浸渍法制备室温催化氧化CO的催化剂。该催化剂以0.5~1.0%的PdCl₂和99.5~99.0%的γ-Al₂O₃通过浸渍法制得。该方法制备的催化剂活性大于98%，但其在水饱和蒸汽压下连续反应15h，活性就降至77.7%，该催化剂抗水稳定性较差。