專利名稱：一氧化碳消除催化劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可在室溫條件下催化氧化消除一氧化碳催化劑。
背景技術(shù)：
在早期的專利文獻(xiàn)中，可以發(fā)現(xiàn)用其它方法或催化劑消除一氧化碳實(shí)例。如US 301493中介紹的溶液吸收法，但是該方法只能在微量的一氧化碳混合氣體中取得有限的作用。在已知的催化轉(zhuǎn)化的辦法中，通常的鉑鈀催化劑能夠在150C左右將一氧化碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳。這種技術(shù)的主要缺點(diǎn)是催化轉(zhuǎn)化裝置需要加熱，這導(dǎo)致額外的設(shè)備需求和能源消耗。在較早的專利CN 92113063.5中介紹了利用CuCr2O4在低空速2.3-8hr-1條件下脫除一氧化碳的催化劑，該發(fā)明只能對(duì)低一氧化碳含量混合氣在低空速下取得有限的效果。另外在專利94115415.7中亦介紹了一種除去微量一氧化碳的方法實(shí)例，該實(shí)施例中的反應(yīng)溫度較本申請(qǐng)的反應(yīng)溫度高(70-90℃)，且可處理的一氧化碳濃度較低(ppm)。另外在早期專利98116535.4中公開(kāi)了一種可處理較低一氧化碳含量(0.57v％)的混合氣體中一氧化碳的催化劑，其實(shí)施實(shí)例中一氧化碳100％轉(zhuǎn)化溫度接近100℃，而在一室溫實(shí)例并未明示反應(yīng)的溫度。
在專利中，沒(méi)有公開(kāi)任何一種催化劑能夠在常溫甚至是在更低溫度的條件下不消耗外界的能源將混合氣中較高濃度的一氧化碳氧化為二氧化碳的催化劑。同樣也沒(méi)有公開(kāi)的納米尺度分散金屬氧化物中具有此種催化作用。顯然也沒(méi)有利用此種材料在低溫時(shí)催化氧化消除高濃度一氧化碳的企圖。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在反應(yīng)溫度高的不足之處，而提供一種可在室溫條件下催化氧化消除一氧化碳的催化劑及其制備方法。
本發(fā)明的目的在于提供一種可在室溫條件下催化氧化消除一氧化碳催化劑及其制備方法。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種用于催化氧化消除一氧化碳催化劑，包含具有催化活性的以納米尺度分散的貴金屬和金屬氧化物的混合物。
本發(fā)明的通式為Au(a)Pt(b)Pd(c)Ni(d)Co(e)Fe(f)Cu(g)Zn(h)O(i)，其中a為0.05-3.0wt％，b為0.05-3.0wt％，c為0.05-3.0wt％，d為0.0-40.0wt％，e為0.0-65.0wt％，f為5.0-50.0wt％，g為3.0-30.0wt％，h為0.0-75.0wt％，(i)為余量。
催化劑中貴金屬Au、Pt、Pd的顆粒為3-5納米。
本發(fā)明采用的催化劑由金屬硝酸鹽和鹵化物經(jīng)共沉淀法制備，沉淀劑為Na2CO3。具體方法如下在室溫下，按Au，Pt，Pd，Ni，Co，F(xiàn)e，Cu，Zn的重量比分別稱取AuCl3，H2PtCl6，PdCl2，Ni(NO3)2·6H2O，Co(NO3)2·6H2O，F(xiàn)e(NO3)3·9H2O和Zn(NO3)2·6H2O溶于蒸餾水中，滴加于稍過(guò)量的Na2CO3溶液中，并強(qiáng)烈攪拌，沉淀完全后，繼續(xù)攪拌老化約2~5h，從混合物中除去Na+，直至pH≈7。沉淀物烘干后，進(jìn)行焙燒，適宜的焙燒溫度范圍為200℃到600℃，焙燒時(shí)間約為3-5h，自然冷卻。
催化劑的評(píng)價(jià)選在常壓固定床連續(xù)流動(dòng)微反評(píng)價(jià)裝置上進(jìn)行，采用直型石英反應(yīng)器，內(nèi)徑為4mm。催化劑的裝量為200mg。反應(yīng)混合氣中CO濃度為v/v10％，氫氣濃度為1.5v/v％，氧氣濃度為18v/v％，其余為氮?dú)?，空速?0000h-1，反應(yīng)前后的CO濃度用氣相色譜檢測(cè)，色譜檢測(cè)限為0.01ppm。催化劑在室溫下反應(yīng)時(shí)，CO消除率可達(dá)到100％。
具體實(shí)施例方式
為進(jìn)一步闡述本發(fā)明，特提供以下實(shí)例，本發(fā)明的實(shí)施方式并不限于下述實(shí)例。
實(shí)施例1按重量比按Au，Pt，Pd，Ni，F(xiàn)e，Cu的重量比分別稱取5.2毫克AuCl3·HCl·4H2O，5.3毫克H2PtCl6，8.3毫克PdCl2，4.630克Ni(NO3)2·6H2O，0.245克Fe(NO3)3·9H2O和0.152克Cu(NO3)2·3H2O容于適量的蒸餾水中，將過(guò)量10％的無(wú)水碳酸鈉溶于50ml蒸餾水配成溶液，在室溫下，將硝酸鹽混合溶液緩慢滴加入碳酸鈉溶液中，并強(qiáng)烈攪拌，沉淀完畢后，繼續(xù)老化3h，將上述沉淀好的催化劑漿料，用蒸餾水洗滌至pH≈7，110℃干燥12小時(shí)，400℃焙燒2-4小時(shí)，自然冷卻后，壓片打碎過(guò)篩至40-70目備用。取200毫克催化劑放入反應(yīng)器中，通入反應(yīng)混合氣，在不同的反應(yīng)溫度和濕度下進(jìn)行反應(yīng)，空速為60000h-1，反應(yīng)前后濃度用氣相色譜檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)下表。
催化劑對(duì)一氧化碳催化消除的影響相對(duì)濕度(％) 轉(zhuǎn)化率(％)溫度 -20℃0℃15℃25℃10 64 84 100 10030 60 80 100 10050 55 74 95 10070 40 60 88 100實(shí)施例2按重量比按Au，Pt，Pd，Co，F(xiàn)e，Cu，Zn的重量比分別稱取4.5毫克AuCl3·HCl·4H2O，1.3毫克H2PtCl6，8.3毫克PdCl2，0.612克Fe(NO3)3·9H2O，3.184克Zn(NO3)2·6H2O，和0.190克Cu(NO3)2·3H2O容于適量的蒸餾水中，將過(guò)量10％的無(wú)水碳酸鈉溶于50ml蒸餾水配成溶液，在室溫下，將硝酸鹽混合溶液緩慢滴加入碳酸鈉溶液中，并強(qiáng)烈攪拌，沉淀完畢后，繼續(xù)老化3h，將上述沉淀好的催化劑漿料，用蒸餾水洗滌至pH≈7，110℃干燥12小時(shí)，400℃焙燒2-4小時(shí)，自然冷卻后，壓片打碎過(guò)篩至40-70目備用。取200毫克催化劑放入反應(yīng)器中，通入反應(yīng)混合氣，在不同的反應(yīng)溫度和濕度下進(jìn)行反應(yīng)，空速為60000h-1，反應(yīng)前后濃度用氣相色譜檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)下表。
催化劑對(duì)一氧化碳催化消除的影響相對(duì)濕度(％)轉(zhuǎn)化率(％)溫度 -20℃ 0℃15℃25℃10 7582 100 10030 6678 100 10050 6072 96 10070 5265 90 100
實(shí)施例3按重量比按Au，Pt，Pd，Co，Ni，F(xiàn)e，Cu，Zn的重量比分別稱取4.2毫克AuCl3·HCl·4H2O，3.8毫克H2PtCl6，10.6毫克PdCl2，1.837克Fe(NO3)3·9H2O，2.962克Co(NO3)2·6H2O，0.91克Zn(NO3)2·6H2O，和0.076克Cu(NO3)2·3H2O容于適量的蒸餾水中，將過(guò)量10％的無(wú)水碳酸鈉溶于50ml蒸餾水配成溶液，在室溫下，將硝酸鹽混合溶液緩慢滴加入碳酸鈉溶液中，并強(qiáng)烈攪拌，沉淀完畢后，繼續(xù)老化3h，將上述沉淀好的催化劑漿料，用蒸餾水洗滌至pH≈7，110℃干燥12小時(shí)，400℃焙燒2-4小時(shí)，自然冷卻后，壓片打碎過(guò)篩至40-70目備用。，取200毫克催化劑放入反應(yīng)器中，通入反應(yīng)混合氣，在不同的反應(yīng)溫度和濕度下進(jìn)行反應(yīng)，空速為60000h-1，反應(yīng)前后濃度用氣相色譜檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)下表。
催化劑對(duì)一氧化碳催化消除的影響相對(duì)濕度(％) 轉(zhuǎn)化率(％)溫度 -20℃ 0℃ 15℃ 25℃108892 100100307282 100100506675 99 100705775 95 100上述催化劑經(jīng)透射電鏡分析，所述貴金屬一般是以納米尺度分散的，其顆粒尺寸介于3-5納米之間。
所述的具有催化活性的貴金屬或其組合應(yīng)存在與氧化物或其組合之間的較強(qiáng)作用，以保證催化劑具有較高效能。
所述的氧化物載體應(yīng)具有中等比表面積，一般為30-280m2/g。所述氧化物可采用任何適合的形式，諸如條狀、珠狀或優(yōu)選的粉狀。
權(quán)利要求
1.一種一氧化碳消除催化劑，其特征在于該催化劑通式為Au(a)Pt(b)Pd(c)Ni(d)Co(e)Fe(f)Cu(g)Zn(h)0(i)，其中a為0.05-3.0wt％，b為0.05-3.0wt％，c為0.05-3.0wt％，d為0.0-40.0wt％，e為0.0-65.0wt％，f為5.0-50.0wt％，g為3.0-30.0wt％，h為0.0-75.0wt％，(i)為余量。
2.按照權(quán)利要求1所說(shuō)的催化劑，其特征在于催化劑中貴金屬Au、Pt、Pd的顆粒為3-5納米。
3.按照權(quán)利要求1所說(shuō)的催化劑制備方法，該方法由金屬硝酸鹽和鹵化物經(jīng)共沉淀法制備，沉淀劑為Na2CO3，其特征在于室溫下按Au，Pt，Pd，Ni，Co，F(xiàn)e，Cu，Zn的重量比分別稱取AuCl3，H2PtCl6，PdCl2，Ni(NO3)2·6H2O，Co(NO3)2·6H2O，F(xiàn)e(NO3)3·9H2O和Zn(NO3)2·6H2O溶于蒸餾水中，滴加于稍過(guò)量的Na2CO3溶液中，并強(qiáng)烈攪拌，沉淀完全后，繼續(xù)攪拌老化約2-5h，從混合物中除去Na+，直至pH≈7；沉淀物烘干后，進(jìn)行焙燒，適宜的焙燒溫度范圍為200℃到600℃，焙燒時(shí)間約為3-5h，自然冷卻。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可在室溫條件下催化氧化消除中一氧化碳為二氧化碳的催化劑和制備方法,催化劑該催化劑通式為Au(a)Pt(b)Pd(c)Ni(d)Co(e)Fe(f)Cu(g)Zn(h)O(i),其中a為0.05－3.0wt%,b為0.05－3.0wt%,c為0.05－3.0wt%,d為0.0－40.0wt%,e為0.0－65.0wt%,f為5.0－50.0wt%,g為3.0－30.0wt%,h為0.0－75.0wt%,(i)為余量。催化劑在室溫下反應(yīng)時(shí),CO消除率可達(dá)到100%。
文檔編號(hào)B01J23/89GK1375356SQ01145530
公開(kāi)日2002年10月23日 申請(qǐng)日期2001年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月28日
發(fā)明者呂功煊, 丁彥, 畢玉冰, 潘霞, 于翠琴 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所