專利名稱：Co高效氧化用納米催化劑的規(guī)模化制備研究與應用的制作方法
技術領域：
CO高效氧化用納米催化劑的規(guī)?；苽溲芯颗c應用，屬于化學領域。
背景技術：
CO是典型的可燃、有毒化合物，其固定排放是煤、石油、天然氣等化石燃料燃燒、部 分氧化工業(yè)以及燃油機動車輛驅動過程中久未解決的環(huán)境問題；此外，在(A激光器中氣體 的純化、CO氣體探測器、燃料電池、煙草降害以及封閉體系(如飛機，潛艇，航天飛行器等) 中微量CO的消除等方面也廣泛使用。 CO的消除與人體的健康和生命安全也息息相關。CO經(jīng)呼吸道吸入，吸入的CO通 過肺泡會進入血液，與血紅蛋白結合形成碳氧血紅蛋白(HbCO)阻礙氧的釋放，引起組織缺 氧，使中樞神經(jīng)系統(tǒng)受累，從而導致低氧血癥、水腫、帕金森氏綜合癥、昏迷等一系列精神癥
狀，嚴重的甚至死亡。近年來，能源領域中燃料電池技術的興起，使得co消除的應用范圍進
一步拓寬。 由此可見，CO的消除涉及能源、環(huán)境、健康和安全等多個領域，具有重要的理論研 究和實際應用價值。在眾多的物理和化學消除方法中，催化氧化法因具有操作溫度低、燃燒 效能高、環(huán)境友好等優(yōu)點是最為有效的一種方法。 迄今為止，國內外有關CO低溫催化氧化催化劑的報道大多集中在金屬氧化物載 體擔載的貴金屬上，且所報道的催化劑普遍存在穩(wěn)定性差、壽命短等問題，嚴重制約著催化 劑的規(guī)?；瘧?。目前，有關基于分子篩和活性氧化鋁為載體的納米催化劑設計、規(guī)?；?備及其性能研究還沒有相關報道。分子篩和活性氧化鋁具有特殊的孔道結構、大的比表面 積和空曠的空間結構等優(yōu)點，并同時具有納米材料的特征，在其表面和孔道構建納米催化 活性中心可起到多功能催化的作用。

發(fā)明內容
以結構和功能特殊的分子篩和活性氧化鋁為載體，以貴金屬(如Pd、Pt、Au)和過 渡金屬(如Fe、Co、Ni、Cu、Ce等)為主活性組分，在載體表面和孔道中構建C0催化氧化活 性中心，開展100公斤以上規(guī)模的納米催化劑的控制制備工藝研究，并考察其催化C0氧化 的性能。通過XRD、SEM、TEM等多種技術對納米催化劑進行表征，揭示催化劑組成、構效關系 并闡明反應機理，從而獲得適用于C0低溫催化氧化的高效穩(wěn)定的納米催化劑并實現(xiàn)其規(guī) ?；a(chǎn)與應用。 CO催化氧化活性中心的設計、構建及相應催化劑的規(guī)?；苽涫菍崿F(xiàn)本項研究的 重點和難點。對于C0催化氧化反應來說，高效穩(wěn)定地氧化CO是十分重要的，因而催化劑結 構與表面活性中心的分子設計應滿足反應物CO和反應氧物種的活化及反應中間物轉化為 最終產(chǎn)物的要求，并且可以利用制備條件的變化進行調節(jié)。我們的前期工作已經(jīng)積累了解 決這類關鍵問題的一些經(jīng)驗。
研究方法和技術路線
以CO氧化為目標反應，利用多相催化的方法與納米技術，在多孔分子篩和活性氧 化鋁表面構建CO催化氧化活性中心，設計并規(guī)?；兄频蜏谻O催化氧化用納米催化劑，以 解決健康、安全、能源和環(huán)境等多個領域中對CO消除的技術需求。
具體實施方案如下 (1)選擇分子篩和活性氧化鋁為載體，以貴金屬(Pd、Pt、Au)和過渡金屬(Fe、Co、 Ni、Cu、Ce等)為主活性組分，采用不同的方法在載體上構建CO催化氧化活性中心、規(guī)?；?控制制備納米催化劑，并考察其催化CO氧化的性能。 (2)改進制備條件，優(yōu)化制備方法，并研究助劑及其添加工藝對催化性能的影響， 以進一步提高催化劑活性，研制高活性、長壽命實用型CO低溫催化氧化納米催化劑。
(3)通過多種固體催化劑表征技術對納米催化劑進行表征，研究催化劑制備化學 規(guī)律，揭示催化劑組成、結構與性能關系，闡明反應機理，達到預期目標。
項目的特點與創(chuàng)新之處 活性氧化鋁和分子篩的結構特殊，其組成和拓撲結構范圍寬廣，可將金屬顆粒分 散到分子篩的空腔內或固定于其表面，達到多功能催化作用的效果。在分子篩和活性氧化 鋁上構建CO催化活性中心對基礎研究、健康與安全、能源利用的可持續(xù)發(fā)展以及活性中心 的分子水平設計具有重要的理論和現(xiàn)實意義。 基于分子篩和活性氧化鋁的CO氧化催化劑的規(guī)?；邪l(fā)目前尚屬空白，我們已 經(jīng)進行了一些具有特色的工作。相信在基金的資助下，在納米催化劑的規(guī)?；刂浦苽淇?學及其產(chǎn)業(yè)化應用方面將形成創(chuàng)新性突破，并形成自主知識產(chǎn)權。
權利要求
選擇分子篩和活性氧化鋁為載體，以貴金屬(Pd、Pt、Au)和過渡金屬(Fe、Co、Ni、Cu、Ce等)為主活性組分，采用不同的方法在載體上構建CO催化氧化活性中心、規(guī)?；刂浦苽浼{米催化劑，并考察其催化CO氧化的性能。
2. 改進制備條件，優(yōu)化制備方法，并研究助劑及其添加工藝對催化性能的影響，以進一 步提高催化劑活性，研制高活性、長壽命實用型CO低溫催化氧化納米催化劑。
3. 通過多種固體催化劑表征技術對納米催化劑進行表征，研究催化劑制備化學規(guī)律， 揭示催化劑組成、結構與性能關系，闡明反應機理，達到預期目標。
全文摘要
以結構和功能特殊的分子篩和活性氧化鋁為載體，以貴金屬(如Pd、Pt、Au)和過渡金屬(如Fe、Co、Ni、Cu、Ce等)為主活性組分，在載體表面和孔道中構建CO催化氧化活性中心，開展100公斤以上規(guī)模的納米催化劑的控制制備工藝研究，并考察其催化CO氧化的性能。通過XRD、SEM、TEM等多種技術對納米催化劑進行表征，揭示催化劑組成、構效關系并闡明反應機理，從而獲得適用于CO低溫催化氧化的高效穩(wěn)定的納米催化劑并實現(xiàn)其規(guī)模化生產(chǎn)與應用。
文檔編號C40B30/08GK101760786SQ20081023858
公開日2010年6月30日 申請日期2008年12月19日 優(yōu)先權日2008年12月19日
發(fā)明者曹淑蘭 申請人:曹淑蘭