[发明专利]用于CO氧化的氧化物修饰的铜锰尖晶石催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供一种用于CO氧化的氧化物修饰的铜锰尖晶石催化剂及其制备方法；把硝酸铜、硝酸锰、柠檬酸、乙二醇混合配置成溶液；将配置的溶液在60～90℃水浴锅中搅拌至形成溶胶，得到中间产物；将中间产物转移至恒温干燥箱中干燥，得到干燥后的产物；将得到的产物在马弗炉中250～350℃焙烧，然后在450～750℃焙烧，得到催化剂CuO‑Cu_1.5Mn_1.5O₄或Mn₃O₄‑Cu_1.5Mn_1.5O₄，具有尖晶石型复合氧化物结构。本发明的催化剂用于一氧化碳氧化的反应，在较低温度可以将一氧化碳完全氧化，且反应过程中表现出良好的协同效应。

技术领域

本发明涉及一种具有协同效应的铜锰基CO氧化催化剂及其制备方法，具体为一种紧密接触的氧化物修饰的Cu_1.5Mn_1.5O₄尖晶石复合型催化剂及其制备与其对CO氧化的协同催化的应用，属于金属氧化物催化剂的应用领域。

背景技术

一氧化碳(CO)是一种无色、无味、易燃、易爆并且对人体血液和神经有害的毒性气体，其密度与空气接近，易传播，沸点为-191.5℃，熔点为-205.02℃。人类难以检测CO且CO中毒后较难察觉，导致人易于忽略而中毒。CO属于剧毒气体，其与人体血红蛋白的结合能力约为O₂的210倍，在较低的浓度下即可阻碍血红蛋白对O₂的输送。当CO的含量达到0.32％时，10分钟内人体就会头痛、恶心、呕吐；当CO的含量达到1.28％时，1-3分钟内就会致人死亡。大气中分布最广、数量最多的污染物就是CO，任何一种不完全燃烧过程中都可能产生一氧化碳。经济进一步发展，机动车越来越多，工业生产活动越来越多，全球每年排放的一氧化碳高达几亿吨，控制CO排放的问题亟待解决。

物理吸附法和化学转化法是常见的CO消除方法。物理吸附法一般用大比表的多孔物质(如活性炭等)为主，通过材料对的物理吸附，降低气氛中的含量。基于现有的材料吸附效率不高，因此，物理吸附法在实际应用中存在很大的局限性。化学转化法主要包括催化还原和催化氧化法。催化还原法由于技术原因和经济原因不适用于低浓度脱除CO。催化氧化法是利用催化剂实现低温下CO和O₂的结合转化为无毒的CO₂。此方法更为高效、经济，广泛应用于机动车尾气净化、CO₂激光器气体纯化、防毒面具净化装置、卷烟烟气降害、室内空气环境以及密闭空间作业(潜艇、航天器、地下工事、矿下救生艇、地下车库)等领域。因此，设计合成新材料，研究开发低成本又高效的催化剂对于去除CO具有深远的意义。

已被报道的用于CO氧化的催化剂主要有贵金属催化剂和非贵金属催化剂两大类。贵金属主要有Pt、Au、Pd、Ru等，资源稀缺限制了贵金属催化剂的广泛应用。非贵金属催化剂的研究主要集中在呈现混合价态的CuO_x、MnO_x、FeO_x、CoO_x、CeO_x上，近年来众多科研工作者想从这些过渡族金属氧化物中寻求低成本和稳定性好的催化剂，铜锰基氧化物催化剂由于相对较高的活性和低廉的价格使其得到了越来越多的关注。