[发明专利]一种甲醛低温催化氧化用高性能催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种甲醛低温催化氧化用高性能催化剂的制备方法，其特征在于，该催化剂包括CuO_x、CoO_y和活性炭，其中Co、Cu与C的摩尔比为(2.0-15.0): (4.0-16.0): (69.0-94.0)，制备方法包括以下步骤：

（1）按摩尔比，将Cu(NO₃)₂·3H₂O溶解后，在搅拌状态下与活性炭混合反应，得到反应液；将反应液升温后，继续搅拌至液体蒸干，再进行干燥，并在N₂气氛下焙烧后，得到Cu/C催化剂；所述焙烧的温度为600-700℃，时间为1.5-2.5 h；

（2）按摩尔比，将Co(NO₃)₂·6H₂O溶解后，在搅拌状态下与Cu/C催化剂混合反应，得到反应液；将反应液升温后，继续搅拌至液体蒸干，再进行干燥，并在N₂气氛下焙烧后，得到甲醛低温催化氧化用高性能催化剂；所述焙烧的温度为300-400℃，时间为1.5-2.5 h；

采用钴负载在预还原的Cu/C催化剂表面，在催化过程中，预还原产生的Cu⁺物种可以对甲醛起到有效地吸附并发生脱氢，而Co₃O₄物种在活性炭的作用下形成丰富的氧空位，对甲醛氧化以及甲醛在铜表面的脱氢形成的CO物种进一步起到氧化作用，所制备的用于甲醛低温催化氧化的催化剂在惰性气氛中活化处理后，表现出高的催化活性和稳定性，催化剂在40℃呈现一定的初始活性，并且优化后催化剂的甲醛完全氧化的温度低于100℃，CO₂的选择性达到100%。

2.根据权利要求1所述的甲醛低温催化氧化用高性能催化剂的制备方法，其特征在于，所述的Co、Cu与C的摩尔比为(3.0-10.0): (5.0-15.0): (82.0-89.0)。

3.根据权利要求2所述的甲醛低温催化氧化用高性能催化剂的制备方法，其特征在于，所述的Co、Cu与C的摩尔比为3.0: 10.0: 87.0。

4.根据权利要求2所述的甲醛低温催化氧化用高性能催化剂的制备方法，其特征在于，所述的Co、Cu与C的摩尔比为6.0: 5.0: 89.0。

5.根据权利要求2所述的甲醛低温催化氧化用高性能催化剂的制备方法，其特征在于，所述的Co、Cu与C的摩尔比为8.0: 6.0: 86.0。

6.根据权利要求2所述的甲醛低温催化氧化用高性能催化剂的制备方法，其特征在于，所述的Co、Cu与C的摩尔比为10.0: 8.0: 82.0。

7.根据权利要求1所述的一种甲醛低温催化氧化用高性能催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述搅拌的转速为320-380 r/min，时间为1-3 h；所述升温的温度为58-63℃；所述干燥的温度为110-125℃，时间为8-16 h。

8.根据权利要求1所述的一种甲醛低温催化氧化用高性能催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述搅拌的转速为320-380 r/min，时间为1-3 h；所述升温的温度为58-63℃；所述干燥的温度为110-125℃，时间为8-16 h。

9.一种如权利要求1所述的方法制备的甲醛低温催化氧化用高性能催化剂的应用，其特征在于，该催化剂应用在甲醛的低温催化氧化中；

该催化剂在催化氧化前，需要在N₂气氛，180-220℃下，预处理20-40 min；所述的甲醛低温催化氧化的反应成分包括600 ppm HCHO，10 vol.%O₂和平衡气N₂，反应温度为40-120℃。