[发明专利]一种Cu-Co双金属催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种Cu‑Co双金属催化剂及其制备方法与应用，本发明解决了贵金属催化剂的制备工艺较为复杂、储藏量较少、回收困难及价格不菲等问题，并且首次采用乙酰丙酮铜作为催化组分，与乙酸钴共混，制备高活性CO催化氧化的Cu‑Co双金属催化剂，CO完全转化温度为130℃。

(一)技术领域

本发明涉及一种Cu-Co双金属催化剂及其制备方法，以及在催化氧化CO反应中的应用。

(二)背景技术

随着交通运输行业以及化学工业的不断发展，化石能源的消耗量与日俱增，CO的排放量也水涨船高，CO是一种极其常见的无色、无味、无刺激性的极性无机小分子气体，具有剧毒，被人体随空气吸入后，通过肺泡进入血液循环，极易与血液中的血红蛋白(hemoglobin,Hb)发生不可逆的结合，生成碳氧血红蛋白(carboxyhemoglobin,COHb)，从而使血红蛋白丧失携氧的能力，造成组织窒息。环境中CO的存在，即使是痕量，也有可能会引起极为严重的健康问题。因此，在日常生活与生产中，CO的控制与消除对于人类身体健康的维护显得尤为重要。

目前，对于CO污染的控制主要分为源头控制与末端控制这两种方法。(1)源头控制，即从产生CO气体的污染源开始着手，抑制CO的产生，对于CO的自然来源，由于大自然的不可控性，故难以控制；(2)末端控制，即对污染源已经产生的排放到大气中的CO采取物理或化学的方法进行消除，以减轻其对人体的健康危害，CO的低温催化氧化在人类的生产与生活中有着广泛的应用，涉及到能源、环保、工业以及军事等各个方面，如燃料电池、机动车净化装置、消防自救呼吸器械、CO₂激光器以及封闭系统(如潜艇、飞机、航天器等)中的微量CO的消除，因此，实现CO在较低温度下的高效催化氧化非常有必要。

目前，应用于CO低温催化氧化的催化剂主要分为贵金属催化剂和非贵金属催化剂两大类，鉴于贵金属催化剂的制备工艺较为复杂、储藏量较少、回收困难及价格不菲等缺点，其实际应用受到了一定的限制。而一些非贵金属催化剂因为原料易得、制备简单及价格低廉等原因极大地吸引了催化工作者的目光，复合型非贵金属催化剂中的催化活性组分往往分散度比较高，粒径更符合反应需求，并且多组分之间可能存在的协同作用会使得催化剂的催化活性更高，稳定性更好。对于CO的催化氧化反应，被研究的比较多的复合型非贵金属催化剂一般为铜、锰、铈、钴以及一些稀土元素的组合。

(三)发明内容

本发明的目的是提供一种Cu-Co双金属催化剂及其制备方法与应用，本发明解决了贵金属催化剂的制备工艺较为复杂、储藏量较少、回收困难及价格不菲等问题，并且首次采用乙酰丙酮铜作为催化组分，与乙酸钴共混，制备高活性CO催化氧化的Cu-Co双金属催化剂，CO完全转化温度为130℃。

本发明的技术方案如下：

一种Cu-Co双金属催化剂，按如下方法制备得到：

将乙酰丙酮铜、四水合乙酸钴溶于N,N-二甲基甲酰胺中，超声(20～100Hz)均匀，置于80℃烘箱静置反应3天，接着经离心、洗涤、烘干(80℃)后，置于马弗炉中，以5℃/min速度升温至250℃，保温2h，自然降至室温(20～30℃)，得到Cu-Co双金属催化剂；

所述乙酰丙酮铜、四水合乙酸钴的质量比为1：1～6，优选1：5～6；

所述N,N-二甲基甲酰胺的体积用量以乙酰丙酮铜的质量计为20～40mL/g；

所述离心、洗涤的方法为：用N,N-二甲基甲酰胺离心洗涤2～3次，再用甲醇离心洗涤至上层清液无色。

本发明所述Cu-Co双金属催化剂可应用于CO的净化处理。具体的，所述应用的方法例如可以为：