[发明专利]一种一氧化碳低温完全氧化反应方法

说明书

本发明提供一种一氧化碳低温完全氧化反应方法，包括使用一种催化剂，所述催化剂为杂化纳米结构Pt催化剂，该催化剂以Pt为活性组分、以FeO_x呈单层或多层涂覆或负载在SiO₂上为复合载体，FeO_x占复合载体总质量的5～20wt％，活性组分Pt占催化剂总质量的0.5～2wt％；催化剂的制备方法包括首先采用沉积沉淀法将FeO_x涂覆或负载在SiO₂上得到复合载体；再使用紫外光和光催化还原法将活性组分Pt纳米颗粒锚定或负载到复合载体上。本发明所述方法在120℃下便能使CO达到100％转化率。且本发明的催化剂制备方法简单、生产周期短，催化剂分散性好，催化活性高，同时具有较高的稳定性，具有良好的工业应用前景。

技术领域

本发明涉及CO低温氧化工艺及催化剂领域，具体涉及一种一氧化碳低温完全氧化反应方法。

背景技术

一氧化碳是一种有毒有害气体，是大气污染的一部分，伴随着工业化、城市化的发展，一氧化碳的量越来越多。一氧化碳是大气中含量最多的污染物，给人类身体健康以及生活环境造成了非常大的危害。一氧化碳无色无味，吸入人体不易被察觉，极易与人体体内的血红蛋白结合，使血红蛋白丧失运输氧气的能力，损坏人体神经中枢，从而造成人体一氧化碳中毒。在一些加工企业，出于安全考虑，操作人员都配备有专业的一氧化碳防毒面具来消除或隔绝空气中的一氧化碳，使人体免受其侵害。众所周知，如今大气中一氧化碳的来源主要是烃类物质的不完全燃烧，其中最为主要的是机动车尾气排放，其次是锅炉中化石燃料的燃烧。进入21世纪后，全球机动车保有量急剧增加，未来几年机动车的使用量还会进一步增加，由机动车尾气造成的大气污染也会日益严重。

CO低温氧化是指在较低的温度下，用O₂将较低浓度(0.5％-2％)的CO完全催化氧化，CO低温氧化反应可以应用于CO防毒面具、一氧化碳检测器、机动车尾气处理以及空气净化器。除此之外，由于现今的质子燃料膜电池H₂燃料来源主要是重整制得，H₂燃料中微量的CO会对质子燃料膜电池中的电极催化剂以及Pt电极造成很大的毒化作用，所以 CO的低温氧化反应在富氢中CO的去除领域也具有巨大的应用前景。

对于CO催化剂氧化，由于贵金属在低温下有很好的催化活性，所以关于CO在低温低浓度下的催化氧化大多采用负载贵金属型催化剂，像Pt、Pd、Au、Ag等。同时由于贵金属储量低，价格昂贵，在反应过程中容易团聚失活，在高空速的操作条件下因活性组分容易流失等原因，现在也有一些科研工作者在寻求廉价金属催化剂来取代贵金属在CO催化氧化反应中的地位，像CuO-CeO₂，以及钙钛都有被用于CO氧化研究。就催化性能而言，廉价金属的低温催化性能以及催化效果都还是远不及负载贵金属型催化剂。因此在大幅降低贵金属负载量的同时，提高负载贵金属催化剂的催化活性、稳定性仍然是贵金属催化剂研究唯一的出路。

中国专利CN1548368A提供一种用于富氢条件下一氧化碳选择性氧化催化剂，使用较少量的贵金属，获得更高的低温一氧化碳的氧化活性和选择性。该催化剂由担载在多孔性无机物载体上的贵金属组分和其他金属组分构成。前述贵金属组分可以是下列的贵金属群中至少一种，前述其他金属组分可以是下列的其他金属群中至少一种。贵金属群：铂、钌、金、铑、钯；其他金属群：铁、钛、锆、钡、锡、钨、锌、钼、铈、镧。该发明的催化剂贵金属含量低，并可有效应用于一氧化碳在富氢气氛下的选择性氧化。该发明的催化剂的活性起始温度低，使用温度范围宽，可在80℃-180℃间有效工作。该发明的催化剂在有效工作温度区间内氧的选择性可高达80-90％，即在有效去除一氧化碳的同时，氢气的消耗极少。该专利中催化剂的贵金属组分和其他金属组分同时浸渍或先后浸渍于催化剂载体上，所得催化剂用于催化一氧化碳氧化时具备一定的活性。但该专利中的催化剂用于催化一氧化碳氧化时，其中的一氧化碳无法实现100％转化。

因此，制备出一种催化性活性高、低温效果好、高温稳定性好，使用寿命长，且用于CO低温完全氧化的催化剂仍然是一个具有挑战的难题。

发明内容