一種脫氧催化劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種脫氧催化劑及其制備方法。以堇青石陶瓷蜂窩為載體，Al2O3、CeO2、ZrO2復(fù)合材料為催化劑的過(guò)渡層，Pt、Pd、Rh為催化劑的活性組分，每升該催化劑中Pt、Pd、Rh的含量分別為0.05～0.2克、0.5～1.5克、0.05～0.2克，Al2O3、CeO2、ZrO2的含量分別為15～75克、3～15克、3～15克。制備方法包括：堇青石陶瓷蜂窩載體的預(yù)處理，然后用浸漬法涂覆Al2O3、CeO2、ZrO2復(fù)合材料為催化劑過(guò)渡層，再用沉淀-吸附法負(fù)載Pt、Pd、Rh為催化劑的活性組分。本發(fā)明具有工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)，而且催化劑性能穩(wěn)定、床層壓力損失小、使用和更換方便，因此特別適合于水電解制氫設(shè)備中氫氣的純化。
【專利說(shuō)明】一種脫氧催化劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種脫氧催化劑及其制備方法，特別適合于水電解制氫行業(yè)氫氣的純化，屬于催化劑【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水電解制氫設(shè)備已廣泛應(yīng)用于電力、電子、冶金、化工、宇航、半導(dǎo)體、多晶硅等行業(yè)，如何采用經(jīng)濟(jì)、高效的凈化方式，提高氫氣的純度，已受到越來(lái)越廣泛的關(guān)注。
[0003]催化凈化法脫除水電解制氫設(shè)備制得的氫氣中的低濃度氧氣被認(rèn)為是最有效的凈化方式之一。目前，在工業(yè)上一般采用三氧化二鋁為載體，負(fù)載鉬、鈀顆粒狀催化劑進(jìn)行凈化處理。該催化劑顆粒的直徑一般為3~5mm，空速為500h-1，能使凈化后的氫氣中的氧氣含量低于5ppm以下，但是這種催化劑在使用過(guò)程中催化劑床層易出現(xiàn)“死體積”，催化劑易被氣流吹掃至懸浮磨損，影響脫氧效果，而且由于催化劑床層阻力降大，增大了凈化設(shè)備的運(yùn)行成本。因此，開發(fā)高效、床層阻力小、性能穩(wěn)定、安裝和更換方便的脫氧催化劑具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種脫氧催化劑及其制備方法。
[0005]本發(fā)明以堇青石陶瓷蜂窩為載體，Al203、Ce02、ZrO2復(fù)合材料為催化劑過(guò)渡層，Pt、Pd, Rh為催化劑活性組分，每升該催化劑中Pt、Pd、Rh的含量分別為0.05~0.2克、0.5~
1.5克、0.05~0.2克，Al2O3' CrO2, ZrO2的含量分別為15~75克、3~15克、3~15克。本發(fā)明具有工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)，而且催化劑性能穩(wěn)定、床層壓力損失小、使用和更換方便，因此特別適合于水電解制氫設(shè)備中氫氣的純化。
[0006]本發(fā)明催化劑的制備方法，其制備步驟包括:
[0007](I)堇青石陶瓷蜂窩載體預(yù)處理:
[0008]將堇青石陶瓷蜂窩載體放入稀鹽酸溶液中，除去表面和微孔中的粉末和雜質(zhì)，預(yù)處理0.5~Ih后取出載體，用蒸餾水清洗至水溶液PH值為7.0，然后把載體放入烘箱中，在60~100°C干燥I~2h，再在100~150°C干燥I~2h。
[0009](2)過(guò)渡層的制備:
[0010]將按一定配比的A1203、CeO2, ZrO2粉末倒入混合器中，用攪拌器攪拌均勻，然后邊攪拌邊注入去離子水至混合物呈膠狀,再往溶液中加入稀硝酸,邊加邊攪拌至PH值為2~3之間，靜置I~2h后備用。
[0011](3)過(guò)渡層的涂覆:
[0012]把預(yù)處理后的堇青石浸入(2)所述的復(fù)合物溶液中，5~20s后取出，用壓縮空氣吹去堇青石孔道內(nèi)殘留的溶液，再把堇青石放入烘箱中，先在60~100°C干燥I~2h，然后在100~150°C干燥I~2h，再程序升溫至500°C焙燒，并保溫2~4h。[0013](4)貴金屬的負(fù)載:
[0014]按一定比例配制含Pt、Pd、Rh的硝酸鹽溶液，邊攪拌邊用0.5mol/L的氫氧化鉀溶液滴加入上述溶液中至PH值為8~9之間，制得A溶液，然后把(3)制備的載體放入搪瓷鍋中，往其中加入去離子水至淹沒(méi)載體上表面為止，把A溶液倒入搪瓷鍋中，并置換溶液三次以上至A溶液分布均勻，在蒸汽伴熱下加熱至溶液沸騰I~3h至貴金屬吸附干凈，放掉溶液，載體冷卻至室溫，然后用去離子水清洗至PH值為7.0，再往搪瓷鍋中加入一定量的還原劑，并置換溶液三次以上至還原劑分布均勻，靜置I~3h后放掉溶液，然后用去離子水清洗至PH值為7.0 ;把上述負(fù)載貴金屬后的載體放入烘箱中，在60~100°C干燥I~2h，然后在100~150°C干燥I~2h，再程序升溫至500°C焙燒，并保溫2~4h，即制得催化劑。
[0015]上述載體為堇青石陶瓷蜂窩體，其外形尺寸為150X150X40~60mm和100 X 100 X 40 ~60mm，開孔數(shù)為 200 ~400 個(gè)孔 /in2。
[0016]上述的一種脫氧劑的制備方法，其特征是所用的還原劑是雙氧水、水合肼中的一種，其占水溶液的質(zhì)量百分比為0.5~2.0 %。
[0017]本發(fā)明所提供的一種脫氧催化劑及其制備方法，其優(yōu)點(diǎn)在于:工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低，催化劑性能穩(wěn)定、床層壓力損失小、使用和更換方便，設(shè)備運(yùn)行成本低，因此特別適合于水電解制氫設(shè)備中氫氣的純化。
【具體實(shí)施方式】
[0018]實(shí)施例1
[0019]取I升堇青石陶瓷蜂窩載體，其外形尺寸為100 X 100 X 50mm,開孔數(shù)為200個(gè)孔/in2,把載體放入0.lmol/L的稀鹽酸溶液中，靜置0.5h后取出，用去離子水清洗至PH為7.0后在80°C和120°C各干燥lh，載體冷卻后備用；稱取A1203、CrO2, ZrO2粉末質(zhì)量(過(guò)量)分別為150g、6g、6g倒入玻璃燒杯中混合均勻，邊攪拌邊注入去離子水至混合物呈膠狀，然后往溶液中加入稀硝酸，邊加邊攪拌至PH值為2~3之間，靜置Ih后備用；把預(yù)處理后的堇青石浸入上述的復(fù)合物溶液中，大約IOs后取出，用壓縮空氣吹去堇青石孔道內(nèi)殘留的溶液，再把堇青石放入烘箱中，在80°C和120°C各干燥lh，再程序升溫至50(TC焙燒，并保溫3h，Al2O3、CrO2、ZrO2的含量分別為75克/升、3克/升、3克/升；配制含Pt、Pd、Rh分別為
0.05g、0.8g、0.05g 的 H2 [PtCl6]、H2 [PdCl6]、RhCl3.3H20 水溶液，邊攪拌邊用 0.5mol/L 的氫氧化鉀溶液滴加入上述溶液中至PH值為8~9之間，制得A溶液，把上述涂覆過(guò)渡層后的載體放入搪瓷鍋中，往其中加入去離子水至載體上表面，然后把A溶液倒入搪瓷鍋中，并置換溶液三次，在蒸汽伴熱下加熱至溶液沸騰2h至貴金屬吸附干凈，然后用去離子水清洗至PH值為7.0，再往搪瓷鍋中加入還原劑雙氧水，并置換溶液三次，靜置2h后放掉溶液，然后用去離子水清洗至PH值為7.0 ;把上述負(fù)載貴金屬后的載體放入烘箱，在80°C和120°C各干燥lh，再程序升溫至500°C焙燒，并保溫3h，即制得催化劑。每升催化劑中含Pt、Pd、Rh分別為0.05g、0.8g、0.05g, Al2O3^CrO2,ZrO2的含量分別為75克、3克、3克。該催化劑在空速SOOOtr1，氫氣中含氧量I %，在溫度90°C下起活，150°C時(shí)出口氧氣的含量低于5ppm。
[0020]實(shí)施例2 [0021]用實(shí)施例1同樣的操作，不同之處在于每升催化劑負(fù)載的過(guò)渡層A1203、CrO2, ZrO2的含量分別為60克、5克、5克，貴金屬Pt、Pd、Rh分別為0.1gU.2g、0.1go該催化劑在空速SOOOtr1，氫氣中含氧量為I %，在溫度80°C下起活，150°C時(shí)出口氧氣的含量低于5ppm。
【權(quán)利要求】
1.一種脫氧催化劑，其特征在于:以堇青石陶瓷蜂窩為載體41203、(^02、21<)2復(fù)合材料為催化劑的過(guò)渡層，Pt、Pd、Rh為催化劑的活性組分。
2.權(quán)利要求1所述的一種脫氧催化劑的制備方法，其特征在于，制備步驟包括: (1)堇青石陶瓷蜂窩載體預(yù)處理 將堇青石陶瓷蜂窩載體放入稀鹽酸溶液中，除去表面和微孔中的粉末和雜質(zhì)，預(yù)處理0.5~Ih后取出載體，用蒸餾水清洗至水溶液為中性，然后把載體放入烘箱中，在60~100°C干燥I~2h，再在100~150°C干燥I~2h ; (2)過(guò)渡層的制備 將按一定配比的A1203、CeO2, ZrO2粉末倒入混合器中，用攪拌器攪拌均勻，然后邊攪拌邊注入去離子水至混 合物呈膠狀，再往溶液中加入稀硝酸，邊加邊攪拌至PH值為2~3之間，靜置I~2h后備用； (3)過(guò)渡層的涂覆 把預(yù)處理后的堇青石浸入(2)所述的復(fù)合物溶液中，5~20s后取出，用壓縮空氣吹去堇青石孔道內(nèi)殘留的溶液，再把堇青石放入烘箱中，先在60~100°C干燥I~2h，然后在100~150°C干燥I~2h，再程序升溫至500°C焙燒，并保溫2~4h ; (4)貴金屬的負(fù)載 按一定比例配制含Pt、Pd、Rh的硝酸鹽溶液，邊攪拌邊用0.5mol/L的氫氧化鉀溶液滴加入上述溶液中至PH值為8~9之間，制得A溶液，然后把(3)制備的載體放入搪瓷鍋中，往其中加入去離子水至淹沒(méi)載體上表面為止，把A溶液倒入搪瓷鍋中，并置換溶液三次以上至A溶液分布均勻，在蒸汽伴熱下加熱至溶液沸騰I~3h至貴金屬吸附干凈，放掉溶液，載體冷卻至室溫，然后用去離子水清洗至PH值為7.0，再往搪瓷鍋中加入一定量的還原劑，并置換溶液三次以上至還原劑分布均勻，靜置I~3h，放掉溶液，然后用去離子水清洗至PH值為7.0 ;把上述負(fù)載貴金屬后的載體放入烘箱中，在60~100°C干燥I~2h，然后在100~150°C干燥I~2h，再程序升溫至500°C焙燒，并保溫2~4h，即制得催化劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑，其載體為堇青石陶瓷蜂窩體，其外形尺寸為150 X 150 X 40 ~60mm 和 100 X 100 X 40 ~60mm，開孔數(shù)為 200 ~400 個(gè)孔 /in2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑，其特征在于每升催化劑中Pt、Pd、Rh的含量分別為0.05 ~0.2 克、0.5 ~1.5 克、0.05 ~0.2 克。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑，其特征在于每升催化劑中Al203、Ce02、Zr02的含量分別為15~75克、3~15克、3~15克。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種脫氧劑的制備方法，其特征是所用的還原劑是雙氧水、水合肼中的一種，其占水溶液的質(zhì)量百分比為0.5~2.0%。
【文檔編號(hào)】C01B3/58GK104001507SQ201310231489
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2013年6月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月9日
【發(fā)明者】朱雪姣 申請(qǐng)人:杭州尹力環(huán)保科技有限公司