專利名稱：：高度分散的金屬催化劑的制作方法高度分散的金屬催化劑相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)要求2005年11月14日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)60/736,259的優(yōu)先權(quán)，由于各種目的，將該臨時(shí)專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容結(jié)合在此。
背景技術(shù)：
：納米技術(shù)己經(jīng)對(duì)材料、微電子、計(jì)算、制藥、醫(yī)學(xué)、環(huán)境、能源和化學(xué)工業(yè)產(chǎn)生了巨大的影響。納米催化劑是己經(jīng)找到越來越多的商業(yè)應(yīng)用的納米技術(shù)的一個(gè)重要部分。適合的領(lǐng)域包括控制污染和排放的技術(shù)，如消除汽車污染，催化除去室內(nèi)環(huán)境中的揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)，以及低溫空氣純化。應(yīng)用包括例如使用面具過濾器以在室溫燃燒CO，化學(xué)處理許多大而特殊的化學(xué)品，檢測(cè)溶液中的有毒或易燃性氣體或物質(zhì)的傳感器，以及新興的清潔氫產(chǎn)物的氫經(jīng)濟(jì)和燃料電池系統(tǒng)(參見，Corti，C.W.等。AppliedCatalysisA:General,2005，291，253)。燃料電池提供高度有效的能量轉(zhuǎn)換以及可忽略的污染物排放，從而具有大的潛力并且預(yù)期10年以內(nèi)在全世界被廣泛使用。然而，當(dāng)前的燃料電池技術(shù)要求在燃料電池中，特別是在聚合物電解質(zhì)膜燃料電池(PEMFC)中使用的氫氣(H2)具有高純度，以避免鉑(Pt)電極中毒。這種要求意味著H/氣中的CO濃度應(yīng)當(dāng)小于50ppm乃至10ppm。為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，用于燃料電池的H2必須被預(yù)先純化以除去痕量CO，并且優(yōu)選該過程是通過催化過程進(jìn)行的。已知貴金屬納米粒子，包括Au-基納米粒子是催化活性的，并且可潛在地有利于燃料電池應(yīng)用的H2的純化。特別是，Au-基催化劑在低溫選擇性氧化CO具有良好活性。另外，Au具有比其它貴金屬，如鉑和鈀(Pd)相對(duì)低的成本的優(yōu)點(diǎn)。盡管在氧化一氧化碳方面有活性，但是Au-基催化劑由于其短壽命和催化劑的催化效率而不能商業(yè)化。催化劑的壽命的影響因素包括在金粒子和載體之間的不充分的相互作用。近來的研究表明金屬粒子的催化活性取決于所述金屬粒子的大小，所用的載體和制備方法(參見，Haruta，M.CatalysisToday,1997，36，153;Valden，M.等Science,1998，281，1647;Gm誦ldt，J.D.等，J.ofCatalysis,1999，181，223;)。通常，在固體載體上的大小/分布得到良好控制的金屬納米粒子表現(xiàn)出更高的活性。納米粒子的穩(wěn)定性仍然是深入研究感興趣的領(lǐng)域。用于制備具有高活性、良好的穩(wěn)定性和容易在各種固體載體上制備的納米粒子催化劑的方法是非常需要的。用于催化劑制備的傳統(tǒng)方法包括浸漬、初期潤(rùn)濕、共沉淀(CP)(參見，Yuan,Y.等，J.Catal.1997，170，191;GardnerS.D.等，Langmuir，1991，36，153;Haruta，M.Catal.Today，1997，36，153)和沉積-沉淀(參見，Hamta，M.等.J.Catal.1993，144，175;Genus，J.W.，在催化劑III的制備中(Poncelet，G.等.編輯)，Elsevier,Amsterdam,1983，1頁；Zanella，R.等.J.Phys.Chem.B2002,106，7634)。浸漬和初期潤(rùn)濕技術(shù)對(duì)具有限Au負(fù)載量(loading)的Au粒子大小的控制差。氯化物陰離子完全除去，即催化劑的抑制劑的完全除去，也證明是困難的(參見，Ponec，V.等，通過金屬和合金的催化，Amsterdam1996;Galvagno，S.等，J.Catal，1978，55，178;Cant，N.W.，等，J.Phys.Chem.1971，75，178;Schwank，J.等.J.Catal,1980，61，19;Blick，K,等CatalLett,1998，50，211;Sermon,P,A.等，J.Chem.Soc.FaradayTrans.I，1979，40，175)。使用HAuCU作為前體的共沉淀(CP)和沉積-沉淀技術(shù)可以制備具有高的Au負(fù)載量的高度活性的催化劑，特別是在使用尿素作為沉淀劑(8重量％)時(shí)。然而，該方法具有消耗大量水的局限性，并且反應(yīng)在高溫(^8(A:)加熱的情況下進(jìn)行i至數(shù)小時(shí)。因?yàn)橥ǔＭㄟ^在高溫大量加熱制備粒子，所以固體載體材料在高溫處理下受到限制。還需要提高催化劑對(duì)煅燒的穩(wěn)定性。包括陽離子吸附或使用有機(jī)金配合物的其它方法比上述方法更昂貴。濺射和激光燒蝕方法可以提供對(duì)Au粒子大小的良好控制，但是設(shè)備可能是非常昂貴的，并且生產(chǎn)的放大是困難的(參見，F(xiàn)an,L.等，InStudiesInSurfaceScienceandCatalysis132(Iwasawa，Y.等編輯)769頁)。由于上述原因，需要開發(fā)-一種制備大小/分布得到良好控制的用于CO氧化的高度活性和穩(wěn)定的金屬納米粒子催化劑的方法。該方法應(yīng)當(dāng)是簡(jiǎn)單的，并且對(duì)亍在各種固體載體上沉積金屬納米粒子是通用的。本發(fā)明滿足了這些和其它需要。發(fā)明概述本發(fā)明提供一種高效率并且穩(wěn)定的催化體系、制備這種體系的方法以及該催化體系的應(yīng)用，所述催化體系能夠在低溫除去存在于氣體如空氣或含氫氣體中存在的痕量一氧化碳(CO)。根據(jù)本發(fā)明，提供用于轉(zhuǎn)化CO的催化體系，該催化體系包含布置在固體載體上的多個(gè)金屬粒子和包覆劑。所述金屬粒子的大小具有約2nm至5nm的分布。在一個(gè)方面中，所述金屬粒子為金(Au)納米粒子，并且固體載體為金屬氧化物，如八1203、CuO、Ti02、Fe203、Ce02、沸石等。所述包覆劑優(yōu)選為氨基酸。在另一個(gè)方面中，本發(fā)明提供制備高度分散的金屬納米粒子催化劑的方法。該方法通常包括使金屬前體與還原劑和包覆劑接觸以生成反應(yīng)混合物；將所述反應(yīng)混合物進(jìn)行聲波處理(sonicating)以提供多種金屬粒子；以及將所述金屬粒子沉積到固體載體上以制備高度分散的催化劑。在另一個(gè)方面中，本發(fā)明提供制備的催化劑在選擇性除去CO中的應(yīng)用。在一個(gè)方面中，使用該催化劑除去在空氣中和在反應(yīng)物氣體中的CO。在另--個(gè)方面中，所述催化劑在呼吸裝置，如面具過濾器中使用。在閱讀附圖和.卜'面的具體描述時(shí)，這些和其它目的、特征和實(shí)施方案將變得更加明顯。附圖簡(jiǎn)述圖1示意性顯示了在制備納米粒子催化劑中的本發(fā)明方法。圖2顯示了Au膠體粒子和負(fù)載的Au催化齊U(Au/Ti02)的透射電子顯微鏡(TEM)圖像。Au粒子被良好地控制在3-5nm的范圍內(nèi)。(A)在溶液中的Au膠體和(B)在Ti02上負(fù)載的Au粒子。圖3顯示了1。/。Au/Fe203催化劑的TEM圖像。黑點(diǎn)為Au粒子。圖4顯示了所制備的催化齊U(A)Au/Si02、(B)Au/Ce02、(C)Au/Al203和(D)PtTi02的TEM圖像。黑點(diǎn)為Au或Pt粒子。圖5顯示了在1.2%Au/Ti02催化劑上的空氣中的1%CO在各種流量下的催化氧化(A)以及催化劑壽命試驗(yàn)結(jié)果(B)。圖6顯示了空氣中的1%C0在1XAu/Fe203催化劑上于室溫(23。C)下的催化氧化。(A)催化劑壽命試驗(yàn)結(jié)果，以及(B)在各種溫度和流量卜。圖7顯示了使用含有70%H2、1%02、l%CO和28%Ar的反應(yīng)物氣體，在"/。Au/Fe203催化劑上的CO的選擇性氧化；(A)CO轉(zhuǎn)化率對(duì)流量，以及(B)催化劑壽命試驗(yàn)。圖8顯示了使用含有70%H2、1%02、1Q/。CO和28。/。Ar的反應(yīng)物氣體，在5MAu/Fe203催化劑有或沒有煅燒的情況下，在該催化劑上選擇性氧化CO的比較；(A)催化劑沒有煅燒，(B)催化劑在400。C并且接著在500°C被煅燒。根據(jù)由LondoP等報(bào)道的沉積-沉淀方法(Chem.Commun.，2005，3385)制備所述催化劑。圖9顯示了在H2和C02的存在下，在通過本發(fā)明的方法制備的5。/。Au/Fe203上，CO在50°C的選擇性氧化。通過本發(fā)明的方法制備所述催化劑。反應(yīng)物氣體含有77%H2、2%02、l%CO和20%CO2。Fe2O3從Aldrich獲得。圖10顯示了在圖9中使用的5%Au/Fe203催化劑的TEM圖像。黑點(diǎn)為Au粒子。發(fā)明詳述本發(fā)明提供一種用于制備金屬納米粒子催化劑的新方法，所述金屬納米粒子催化劑具有良好可控的粒度/分布、良好的穩(wěn)定性以及高的催化活性和對(duì)反應(yīng)的選擇性，所述反應(yīng)包括但不限于CO氧化、水氣轉(zhuǎn)移反應(yīng)、NO"其中x為至2的整數(shù))的分解、FischerTropsh(F-T)合成，以及許多其它反應(yīng)。如在此所用的術(shù)語"納米粒子"指具有在約1nm至100nm之間的平均尺寸的粒子。納米粒子具有介于單個(gè)原子和宏觀塊狀固體之間的中等尺寸。TM則i-心WJ本發(fā)明提供一種制備高度分散的貴金屬催化劑的新方法，所述貴金屬催化劑具有布置在金屬氧化物載體上的金屬納米粒子和包覆劑，例如，包覆劑可以附著到表面或沉積在載體上。所述方法是簡(jiǎn)單并且通用的。在本發(fā)明的一個(gè)方面中，所制備的催化劑對(duì)CO氧化表現(xiàn)出在低溫的高活性，并且長(zhǎng)時(shí)間地穩(wěn)定。適合的應(yīng)用包括各種呼吸裝置、傳感器和催化劑。圖1說明了本發(fā)明的一般概念。在某些實(shí)施方案中，將金屬前體110與包覆劑115混合以形成溶液125。金屬前體和包覆劑可以是在溶液中可溶、不溶或部分溶解。加入催化劑固體載體145，隨后將還原劑135加入到溶液125中以形成反應(yīng)混合物150。對(duì)反應(yīng)混合物150使用聲波處理160以生成納米粒子170，所述納米粒子170被沉積到固體載體.180上以制備催化劑190。在本發(fā)明中制備的催化劑具有高活性的優(yōu)點(diǎn)，例如，在一個(gè)方面，所述催化劑具有在低溫的快速反應(yīng)速率以及在長(zhǎng)期使用中具有良好穩(wěn)定性。根據(jù)本發(fā)明的方法制備的催化劑還具有低含量的鹵化物陰離子殘留物，從而使催化劑的中毒最小化以及對(duì)煅燒具有高穩(wěn)定性。A.催化納米粒子在一個(gè)方面，本發(fā)明提供用于轉(zhuǎn)化--"氧化碳(CO)的催化劑。所述催化劑由許多納米粒子、固體載體和包覆劑組成，所述納米粒子的尺寸為約2nm至約5nm，優(yōu)選3-5nm。所述金屬粒子和所述包覆劑沉積在固體載體上。所述包覆劑可以沉積在納米粒子的表面上并且可以沉積在固體載體上。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述金屬粒子為貴金屬粒子。在選擇性實(shí)施方案中，可以在載體上提供非貴金屬。在另一個(gè)實(shí)施方案中，可以將貴金屬在粒子中與非貴金屬優(yōu)選以合金、復(fù)合材料或固溶體的形式組合。適合的金屬粒子包括但不限于Au、Pt或Pd納米粒子。如在此所用的金屬粒子可以是其中每個(gè)金屬粒子都具有單相的金屬粒子；或其中每個(gè)金屬粒子都具有多相的金屬粒子；金屬粒子和金屬粒子的混合物或聚集體。所述金屬粒子包含多種金屬原子和/或微晶。所述粒子可以基本上是純的材料，兩種以上元素金屬的合金，或者多組分金屬粒子。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述粒子中的至少一些以例如具有兩種以上的元素金屬、兩種以上的合金或者元素金屬與合金的復(fù)合材料或混合物的形式提供。所有粒子可以具有相同的組成，或者它們可以是具有不同組成的粒子的混合物。另外，一些粒子可以基本上是純的元素金屬，而其它粒子可以是兩種以...匕元素金屬的合金。在另--個(gè)方面中，所述金屬粒子由第8至第12族過渡金屬形成。優(yōu)選地，金屬為Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Fe、Cd、Hg或所述金屬的組合。更優(yōu)選地，在本發(fā)明中使用的金屬為貴金屬，包括錸、釕、銠、鈀、銀、鋨、銥、鉑、金或所述金屬的組合。所述金屬粒子通常具有約.lnm至10nm的尺寸，優(yōu)選所述金屬粒子的尺寸在3nm至5nm之間。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解在本發(fā)明中還可以制備并且使用其它尺寸的粒子。在某些實(shí)施方案中，所述金屬粒子可以是納米粒子如膠體納米粒子的無規(guī)聚集體。在其它實(shí)施方案中，納米粒子可以被交聯(lián)，產(chǎn)生納米粒子的粒狀聚集體，如二聚體、三聚體、四聚體或其它聚集體。在某些備選實(shí)施方案中，本發(fā)明提供不同尺寸的聚集體的非均相混合物的應(yīng)用，而其它實(shí)施方案可以使用納米粒子聚集體的均相群體。在某些方面中，可以通過已知的技術(shù)，如在蔗糖梯度溶液中的超速離心富集或者純化含有選擇數(shù)量的納米粒子的聚集體(二聚體、三聚體等)。使納米粒子交聯(lián)的方法在本領(lǐng)域中是已知的(參見，F(xiàn)eldheim，"使用分子橋組裝金屬納米粒子陣列"，TheElectrochemicalSocietyInterface,2001年秋季，22-25頁)，并且這些方法可以在本申請(qǐng)的各種方法中使用。金納米粒子與含有端基硫醇或巰基的連接劑化合物的反應(yīng)也是己知的(Feldheim，2001)。在一些實(shí)施方案中，單一連接劑化合物可以在兩端衍生有硫醇基團(tuán)。一旦與金納米粒子反應(yīng)，連接劑形成被連接劑的長(zhǎng)度隔開的納米粒子二聚體。在其它實(shí)施方案中，可以使用具有三個(gè)、四個(gè)或更多個(gè)硫醇基團(tuán)的連接劑，以同時(shí)連接到多個(gè)納米粒子上(Feldheim，2001)。將過量納米粒子使用到連接劑化合物上，以防止形成多次交聯(lián)和納米粒子沉淀。本發(fā)明的金屬粒子不限于任何具體形狀。適合的形狀包括規(guī)則形狀，不規(guī)則形狀或兩者。在一些實(shí)施方案中，所述金屬粒子可以采用各種形狀，包括球形、立方形、圓柱形、橢圓形、菱形、對(duì)稱多邊形、不對(duì)稱多邊形，以及其它規(guī)則或不規(guī)則三維形狀。所述金屬粒子還可以是不同形狀的粒子的混合物。在--個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述金屬粒子具有球形的形狀。所述金屬粒子可以以任何合理的方式附著到載體上，例如附著到載體的表面上，或者備選地，部分包埋于載體中或同時(shí)附著到載體的表面上和部分包埋于載體中。在一個(gè)實(shí)施方案中，粒子被包埋在載體中，而在另--個(gè)實(shí)施方案中，粒子被包埋在表面之下。B.載體在某些方面中，本發(fā)明提供用亍所述金屬粒子的載體。通常，可以使用能夠負(fù)載并且為粒子提供適合分散的任何載體。優(yōu)選地，載體在使用所述催化劑的局部環(huán)境中是穩(wěn)定的。載體具有足以提供所述金屬粒子的分散的表面積和/或孔隙率。然而，孔隙率增加的載體提供在反應(yīng)物和催化材料之間的更緊密接觸。在某些方面中，在本發(fā)明中使用分相載體。在----些實(shí)施方案中，分相載體為固體載體。在本發(fā)明中使用的固體載體可以是二氧化硅凝膠、衍生化的塑料膜、玻璃珠、棉花、塑料珠、氧化鋁凝膠、聚合物樹脂、沸石、碳、無機(jī)氧化物、無機(jī)氫氧化物、混合的無機(jī)氫氧化物或混合的無機(jī)氧化物。在一些實(shí)施方案中，載體包含一種或多種無機(jī)氧化物或無機(jī)氫氧化物。無機(jī)氧化物優(yōu)選包括金屬氧化物。無機(jī)氫氧化物優(yōu)選包括金屬氫氧化物。金屬氧化物或金屬氫氧化物具有選自第2至第14族金屬中的一種或多種元素，優(yōu)選選自鋁、硅、鈧、銦、錫、鉻、鎳、鈷、錳、鈦、鋯、鐵、鋅、銅和稀土元素。在一個(gè)實(shí)施方案中，無機(jī)氧化物或無機(jī)氫氧化物包含兩種以上的金屬元素，而所述金屬元素選自鋁、硅、鈧、銦、錫、鉻、鎳、鈷、錳、鈦、鋯、鐵、鋅、銅和稀土元素。備選地，載體為多組分亞穩(wěn)態(tài)氧化物，其可以包括中間級(jí)組分例如微晶的或納米晶體，和/或可以包括多晶材料的組分。據(jù)認(rèn)為將改性劑元素添加到金屬中以形成合金，增加了所述金屬粒子的表面粗糙度。因?yàn)楸砻娲植诙仁强偙砻娣e除以幾何形狀的表面積，所以增加的粗糙度提供了在所述金屬粒子的總表面積的增加。增加的表面積提供了活性部位的數(shù)量的增加。將改性劑元素加入到金屬金中還可以降低中毒效應(yīng)。在金屬氧化物載體的一個(gè)實(shí)施方案中，載體包括鈦的氧化物。在其它方面中，載體包括鐵的氧化物、鈰的氧化物或鋯的氧化物。在另--個(gè)實(shí)施方案中，載體包括選自La、Y、Ce、Pr或Nd的氧化物中的至少--種氧化物。在一個(gè)優(yōu)選方面中，載體包括二氧化硅或氧化鋁。在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，催化劑為沉積在金屬氧化物上的金納米粒子。在本發(fā)明的催化劑中使用的金屬氧化物的實(shí)例包括但不限于Ce02、ZnO、La2Q3、M205、MgO、CaO、BaO、SrO、Yb203、稀土氧化物、Ti02、Zr02、Hf02、V205、Cr03、Mo03、W03、Mn02、Fe203、CoO、NiO、CuO、ZnO、CdO、B203、A1203、Ga203、Eu203、T120、Si02、Sn02、Sb203、Bi203、沸石等。在一種優(yōu)選的氧化物載體中，載體包括鋁、鈦、鐵、硅或鈰以及至少一種其它元素的氧化物。優(yōu)選的元素包括鋁、硅、鈧、銦、錫、鉻、鎳、鈷、錳、鈦、鋯、鐵、鋅、銅和稀土元素。在另-個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的載體可以是聚合物載體。聚合物載體可以是交聯(lián)的聚合物樹脂珠或非交聯(lián)的聚合物。樹脂珠可以是烴聚合物、具有被連接到聚合物上的官能團(tuán)的改性烴聚合物，或者官能化的聚合物。優(yōu)選的載體還可以具有用于與金屬粒子和包覆劑相互作用的活性官能團(tuán)。這些官能團(tuán)包括但不限于羥基、羧基、氨基、硫醇、醛、卣素、硝基、氰基、酰氨基、脲、碳酸酯基、氨基甲酸酯基、異氰酸酯基、砜基、磺酸酯基、氨磺?；?、亞砜基等。聚合物樹脂的實(shí)例包括但不限亍聚苯乙烯、聚酰胺、接枝有聚乙二醇的聚苯乙烯樹脂、聚二甲基-丙烯酰胺樹脂等。在又一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的載體可以是沸石。沸石可以是具有各種Si/Al比率的分子篩。沸石的實(shí)例包括但不限于分子篩3A、4A、5A、13X、SAPO陽ll、SAB畫15、MCM-41等。在另-一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的載體可以是碳材料。適合的碳材料包括但不限于無定形碳或結(jié)晶碳、碳納米管、商品活性炭等。c.包覆劑在某些方面中，本發(fā)明的催化劑包含與納米粒子接觸的包覆劑。在其它方面中，將包覆劑沉積在固體載體上。包覆劑包括具有通式(RVX的化合物，其中X為能夠結(jié)合到納米粒子的表面上的原子或官能團(tuán)，并且R為分子結(jié)構(gòu)部分(motiff)。術(shù)語"結(jié)合"指將包覆劑與納米粒子締合的相互作用。這種相互作用可以包括離子的、共價(jià)的、偶極的、配位的(dative)、四極的或者范德華相互作用。每一個(gè)R基團(tuán)獨(dú)立地選自氫、具有1至20個(gè)碳原子的芳基或者具有1至20個(gè)碳原子的垸基。備選地，R基團(tuán)可以是聚合物結(jié)構(gòu)(例如共聚物、樹枝狀高分子等)的一部分。聚合物的實(shí)例包括但不限于聚氨基酸、多肽、聚烯烴(例如、聚乙烯、聚丙烯)、聚酯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、它們的共聚物及支化結(jié)構(gòu)，其中聚合物的重復(fù)單元任選取代有選自下列官能團(tuán)中的1-3個(gè)官能團(tuán)羥基、氨基、垸基氨基、二垸基氨基、硫醇、烷基硫醇、鹵素、酰氨基、氨基甲?；⑼檠趸?、-CN、羧基、垸基羧基、芳基羧基、磺?；⒒酋０被?、垸基磺酰基、芳基磺酰基、烷基和芳基，其中烷基和芳基進(jìn)一步任選取代有選自下列官能團(tuán)中的1-3個(gè)官能團(tuán)羥基、氨基、烷基氨基、二烷基氨基、硫醇、鹵素、酰氨基、氨基甲酰基、垸氧基、-CN、羧基、烷基羧基和芳基羧基。通常，所述聚合物具有大于1,000的分子量。浣基可以具有連接到烷基上或在烷基鏈中的官能團(tuán)。芳基可以具有官能團(tuán)取代基或在芳族環(huán)體系中的官能團(tuán)。所述官能團(tuán)包括但不限于氮原子、氧原子、硫原子、磷原子、羧酸酯基、磺酸酯基、酰胺基、烯基、氨基、胺基、醇基、羥基、硫醚、磷酸酯基、炔基、醚基、硝基、巰基、膦基、鹵化物基、甲硅烷基、氨基甲?；?、氰基或季銨基。X可以是包括但不限于下列的原子氮、碳、氧、硫和磷。備選地，X可以是官能團(tuán)，例如離去基團(tuán)，其包括但不限于羧酸酯基、磺酸酯基、酰胺基、烯基、胺基、醇基、羥基、硫醚基、磷酸酯基、炔基、醚基或季銨基。包覆劑的實(shí)例包括但不限于醇、烯、炔、硫醇、醚、硫醚、膦、胺、酰胺、羧酸酯、磺酸酯、羧酸、氨基酸、氨基酸的羧酸酯(鹽)、環(huán)糊精(a,p或力、季銨化合物及它們的聚合物物種。在一些實(shí)施方案中，包覆劑可以是醇?？梢允褂玫拇及ň哂衛(wèi)至20個(gè)碳原子的正醇。這種正醇的實(shí)例是l-辛醇。在其它實(shí)施方案中，包覆劑可以是烯?？梢允褂玫南┌ň哂?至20個(gè)碳原子的(x-烯烴，或具有不飽和鏈的烯烴。這樣的烯的實(shí)例是1,-辛烯。在另一個(gè)實(shí)施方案中，包覆劑可以是硫醇。適合的硫醇包括具有1至20個(gè)碳原子的硫醇。這樣的硫醇的實(shí)例為l-硫代辛醇。在又一個(gè)實(shí)施方案中，包覆劑可以是氨基酸或氨基酸鹽。所用的氨基酸包括天然產(chǎn)生的氨基酸或非天然產(chǎn)生的氨基酸。氨基酸可以是天然產(chǎn)生的oi-氨基酸、(3-氨基酸或在其它位置具有氨基取代基的氨基酸。所用的氨基酸可以包括具有2至30個(gè)碳原子的氨基酸。這樣的氨基酸的實(shí)例為a-氨基酸，例如賴氨酸。有利于作為包覆劑的其它氨基酸包括脯氨酸、絲氨酸、蘇氨酸、色氨酸、纈氨酸、組氨酸、甘氨酸、苯丙氨酸、天冬酰氨、精氨酸、谷氨酰胺等。n.方法本發(fā)明還提供用于制備高度分散的催化劑的方法。該方法包括使金屬前體與還原劑在包覆劑的存在下反應(yīng)；對(duì)反應(yīng)混合物使用聲波處理以生成金屬粒子；以及將所述金屬粒子沉積到固體載體上。可以將所產(chǎn)生的催化劑進(jìn)一步分離和純化。可以使用在此所述的方法制備納米粒子。對(duì)于制備催化劑，無需以任何順序添加反應(yīng)物。在一個(gè)實(shí)施方案中，在還原期間將聲波/或超聲波施加到反應(yīng)混合物上。備選地，還可以在反應(yīng)過程的任何其它必需階段使用聲波/或超聲波。金屬前體、包覆劑和還原劑可以是在反應(yīng)介質(zhì)中可溶解、不溶解或部分溶解。在一個(gè)實(shí)施方案中，將金屬前體和包覆劑溶解于溶劑中以形成溶液。將還原劑加入到該溶液中，并且對(duì)所得到的反應(yīng)混合物施加聲波。在另一個(gè)實(shí)施方案中，金屬前體可溶解或部分溶解于溶劑中，包覆劑是部分溶解的，并且還原劑部分溶解于溶劑中。反應(yīng)可以在約-63。C至約85°C的溫度下進(jìn)行。優(yōu)選地，反應(yīng)在約20°C至30°C的環(huán)境溫度下進(jìn)行。催化劑可以通過過濾(例如，使用納米多孔膜)、離心、超速離心、沉淀或滲析進(jìn)行分離。該步驟除去幾乎全部的殘留分子，如鹽離子、污染物、過量官能化試劑和大部分溶劑。任選地，可以增加幾個(gè)洗滌步驟。同時(shí)，通過將由于雜質(zhì)而可能存在的更小尺寸的粒子和/或更大聚集體移除，以純化納米粒子。在一些情況下，可能必須將粒料或沉淀物重新溶解在適合的溶劑中，在必要時(shí)，可能需要通過超聲波活化進(jìn)行負(fù)載。催化劑可以任選通過用溶劑洗滌而被純化。在一個(gè)實(shí)施方案中，可以通過將新形成的催化劑浸漬在連續(xù)移動(dòng)的水流中實(shí)現(xiàn)洗滌，從而濾出可能降低催化劑的活性的鹽和其它雜質(zhì)，留下基本上純的催化劑。洗滌水的pH、溫度和持續(xù)時(shí)間可以影響催化劑的物理性能，例如表面積和孔體積。在本發(fā)明中使用的溶劑可以是極性溶劑或極性較小的溶劑或溶劑的混合物。在一個(gè)實(shí)施方案中，所用的極性溶劑包括但不限于水、醇例如甲醇和乙醇、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲亞砜(DMSO)、二氯甲烷、四氫呋喃(THF)、醚、二噁烷、氯仿及它們的組合。所用的極性較小的溶劑包括但不限于甲苯、苯、石油醚、戊烷、己烷和環(huán)垸烴。所用的溶劑還可以是不同溶劑的混合物或組合。例如，可以在本發(fā)明中使用溶劑的混合物，例如醇/二氯甲垸、甲苯/二氯甲烷、己烷/二氯甲垸、THF仁氯甲烷、THF/醇、T:HF/甲苯、THF/己烷等的混合物。本領(lǐng)域技術(shù)人員知道有適合用于本發(fā)明的其它溶劑體系。納米粒子的尺寸可以通過反應(yīng)條件、所用的包覆劑和聲波的持續(xù)時(shí)間來控制。用亍控制粒度的反應(yīng)條件可以包括例如溫度、壓力、金屬前體濃度、包覆劑濃度、溶劑、前體組成和包覆劑組成。在一個(gè)實(shí)施方案中，在一定的反應(yīng)溫度下，納米粒子的大小可以通過改變所用包覆劑的種類和量來控制。備選地，納米粒子的大小和分布可以通過改變所用的條件和試劑的組合來控制。在一個(gè)實(shí)施方案中，包覆劑與金屬前體的比率是約1:1。據(jù)認(rèn)為所述包覆劑可以通過抑制納米粒子的生長(zhǎng)而幫助控制所形成納米粒子的尺寸。當(dāng)暴露于水、氧和其它化學(xué)污染物時(shí)，包覆劑還可以在防止納米粒子的反應(yīng)性降解。在某些方面中，包覆劑在納米粒子的形成中可以與金屬前體或金屬粒子相互作用，以幫助控制粒子的生長(zhǎng)。所述包覆劑可以共價(jià)鍵合到粒子表面上，或者通過弱的相互作用例如氫鍵鍵合或范德華相互作用粘住。所述包覆劑可以物理吸附到粒子表面上。在一個(gè)實(shí)施方案中，粒子表面的包覆可以通過有機(jī)配體和無機(jī)小分子的組合而發(fā)生。在一些情況下，所述包覆劑的官能團(tuán)例如氮、氧或硫可以鍵合到表面上。另外，包覆劑可以幫助溶劑化金屬前體。備選地，可以將兩種以上的包覆劑加入到反應(yīng)混合物中。在一個(gè)實(shí)施方案中，可以將金屬前體的混合物加入到反應(yīng)器中用于粒子形成。在另一個(gè)實(shí)施方案中，可以通過在包覆劑的存在下加熱金屬前體而形成納米粒子?？梢栽诜磻?yīng)容器中，在真空或者在大于latm的壓力卜'加熱金屬前體和包覆劑。加熱金屬前體導(dǎo)致金屬前體的熱降解，轉(zhuǎn)而導(dǎo)致納米粒子的形成。前體可以通過自由基機(jī)理降解，或者可以它可以通過熱解而降解。在一個(gè)實(shí)施方案中，可以將自由基引發(fā)劑加入到反應(yīng)中。在這樣的情況F所用的優(yōu)選金屬前體為金屬有機(jī)化合物。金屬前體優(yōu)選為這樣的金屬化合物具有與橋連原子(例如N、O、P或S)結(jié)合的-一個(gè)或多個(gè)中心主族、過渡、鑭系或錒系金屬原子，所述橋連原子轉(zhuǎn)與一個(gè)或多個(gè)原子或有機(jī)自由基結(jié)合。金屬原子的實(shí)例包括但不限于B、Mg、Al、Si、Ti、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ge、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Cu、Zn、Cd、Ag、Sn、Ce、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt和Au。這樣的化合物可以包括金屬氧化物、金屬醇鹽、(3-二酮酸鹽、羧酸鹽、草酸鹽、檸檬酸鹽、金屬氫化物、硫醇鹽、酰胺、硝酸鹽、碳酸鹽、氰酸鹽、硫酸鹽、氟化物、溴化物、氯化物、硫化物以及它們的水合物。金屬前體還可以是有機(jī)金屬化合物，其中中心金屬原子結(jié)合到有機(jī)基團(tuán)的一個(gè)或多個(gè)碳原子上。在一個(gè)實(shí)施方案中，金屬原子包括錸、釕、銠、鈀、銀、鋨、銥、鉑、金或不同金屬的組合。備選地，金屬前體可以是具有式UMmXq的化合物，其中L為H、NH2、Na或K;M為金屬；X為包括鹵素(halide)、碳酸根、硝酸根或硫酸根的配體；n、m和q選自l至8的整數(shù)，例如1，2，3，4，5，6，7和8。金屬可以是第7族至第12第族(例如第7，8，9，10，11或12族)的元素或不同元素的組合。金屬原子的實(shí)例包括但不限于B、Mg、Al、Si、Ti、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ge、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Cu、Zn、Cd、Ag、Sn、Ce、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt禾卩Au。在一個(gè)實(shí)施方案中，金屬原子包括錸、釕、銠、鈀、銀、鋨、銥、鉬、金或不同金屬的組合。本發(fā)明的多組分金屬粒子可以由混合的金屬(異相金屬(hetero-meta11ic)前體制備，或者備選地，由單一金屬(均相金屬(homo—metallic))前體的混合物制備。多個(gè)單一金屬前體的使用在設(shè)計(jì)前體流變學(xué)以及產(chǎn)物化學(xué)計(jì)量學(xué)方面具有靈活性的優(yōu)點(diǎn)。另一方面，異相金屬前體可以接近其單一金屬前體具有不適宜的溶解度、揮發(fā)性或相容性的金屬體系。在本發(fā)明中使用的還原劑可以是金屬氫化物、氫氣、催化氫化體系或金屬/酸還原體系。金屬氫化物還原劑包括但不限于硼氫化物，例如NaBH4，KBH4，ZnBH4，NaBH3CN和L"-Bu3BH;鋁和錫化合物，例如氫化鋁鋰和SnC12/吡啶；硼烷配合物，例如B2H6和二甲基胺硼烷。催化氫化體系包括但不限于&/阮內(nèi)Ni;H2/Pt;H2/Pd-碳；H2/Lindlar;H2/Rh配合物和H2/Rh-碳。金屬/酸還原體系包括但不限于Zn/HCl;Zn/HOAc和SnCl2/HCl。分散體的量通常取決于用于形成分散體的方法。在分散時(shí)，除由分散體中的分散劑和其它化合物所施加的化學(xué)/物理力以外，還可以利用機(jī)械力分離初級(jí)粒子，所述初級(jí)粒子通過相鄰粒子之間的范德華力和其它短程電磁力被保持在一起。特別是，施加到分散體上的機(jī)械力的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間顯著影響分散體的性能?？梢栽诜稚⒃谌軇┲兄皩C(jī)械力施加到粉末上。備選地，在將一種或多種粉末和一種或多種液體組合之前，可以以混合、攪拌、噴射流碰撞和/或聲波/超聲波的形式施加機(jī)械力，例如剪切應(yīng)力。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，可以通過攪拌棒混合或者攪拌棒混合與聲波/超聲波的組合而混合所述組分。在攪拌棒混合的情況下，將載體的懸浮液和溶液用攪拌棒混合，并且進(jìn)行聲波處理/超聲波處理?？梢酝ㄟ^各種方法例如離子交換、浸漬或物理混合將納米粒子結(jié)合到固體載體中。例如，可以將金屬粒子溶解或懸浮在液體中，并且可以將高表面積載體與具有分散或懸浮的金屬粒子的液體混合?？梢詫⑷芙饣驊腋〉慕饘倭Ｗ游降捷d體的表面上，或者吸附到載體中。通過除去液體也可以使得金屬粒子沉積到在載體的表面上，比如，通過蒸發(fā)將金屬粒子殘留在載體上。通過在高于液體的沸點(diǎn)的溫度下加熱載體或者通過降低在載體周圍的氣氛的壓力，可以將液體從載體中基本上除去。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，可以通過將固體載體與溶液，優(yōu)選適合的金屬粒子膠體的水溶液混合，而實(shí)現(xiàn)金屬粒子到固體載體上的沉積?；旌峡梢栽诖蠹s環(huán)境溫度下或在高溫下通過例如回流進(jìn)行。在結(jié)合金屬粒子之后，可以將金屬粒子溶液-固體載體混合物任選過濾和用水洗滌。如在實(shí)施例1中例舉的表1，本發(fā)明的方法提供幾個(gè)相對(duì)于常規(guī)方法的優(yōu)點(diǎn)。通過本發(fā)明的方法制備的催化劑具有在低溫下的高活性以及具有充分限定的粒子大小以及分布。反應(yīng)可以在低催化劑負(fù)載量的情況下進(jìn)行。本發(fā)明的方法提供將金屬粒子容易地沉積在各種固體載體上的簡(jiǎn)單而通用的方法。本發(fā)明還提供所述催化劑在選擇性除去一氧化碳(CO)中的應(yīng)用。反應(yīng)可以在各種條件下進(jìn)行。反應(yīng)可以在約-63。C至約150。C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。優(yōu)選地，反應(yīng)在0。C至80。C之間進(jìn)行。在一個(gè)實(shí)施方案中，可以使用約l重量％至約5重量％的催化劑負(fù)載量。備選地，可以考慮其它催化劑負(fù)載量。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，使用5重量％的Au/Fe203以氧化反應(yīng)物氣體中的CO。可以使用約10ml/min至約80ml/min的氣體流量。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，還可以使用其它反應(yīng)條件以實(shí)現(xiàn)CO的有效率轉(zhuǎn)化。使用本發(fā)明的催化劑，在某些情況下，將空氣中的CO濃度降低至小于100ppm。在某些其它情況下，將空氣中的CO濃度降低至小于50ppm。在其它情況下，將空氣中的CO濃度降低至小于10ppm。在其它情況下，將空氣中的CO濃度降低至小于5ppm。圖5說明了使用l-1.2。/。Au/Ti02催化劑在各種流量下催化氧化空氣中的CO。CO的定量轉(zhuǎn)化率是在15ml/min至約70ml/min的流量F實(shí)現(xiàn)的。令人驚奇的是，在室溫下，催化劑在多于230小時(shí)的時(shí)間內(nèi)表現(xiàn)出的非常高的穩(wěn)定性。沒有觀察到反應(yīng)性的降低。圖6說明了使用"/。Au/Fe203催化劑在室溫(23。C)下氧化空氣中的CO。在約20ml/min至約80ml/min的氣體流量下，觀察到CO的定量轉(zhuǎn)化率。令人驚奇的是，該催化劑在低至-63°C的溫度下也保持活性。在0。C的溫度下，該催化劑具有顯著的CO氧化活性，例如，在l。/。Au/Fe203催化劑的存在下，在約15ml/min的流量實(shí)現(xiàn)了CO的定量除去。在增加流量的情況下，在該溫度只觀察到CO氧化活性的略微下降。該催化劑體系提供在低溫環(huán)境中使用的能力的優(yōu)點(diǎn)。在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的催化劑在呼吸裝置，例如面具過濾器中使用。圖7說明了在1。/。Au/Fe203催化劑上于環(huán)境溫度下除去反應(yīng)物氣體中的CO。圖7B說明了催化劑的活性是溫度和流量的函數(shù)。該反應(yīng)是在約10ml/min至約80ml/min的流量范圍內(nèi)進(jìn)行的。優(yōu)選的流量在約10ml/min至約30ml/min之間。如在圖7H中所示，本發(fā)明的催化劑在約20。C至約150°C的寬溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)出高活性。在一定流量下，是通過調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度來使催化劑的反應(yīng)性最大化的。例如，在20ml/min的流量F，優(yōu)選的反應(yīng)溫度在約20。C至約80°C的范圍內(nèi)。圖8A說明了在約5重量％的沒有煅燒處理的Fe203催化劑的存在下氧化CO。圖8B說明了在煅燒處理之后的催化劑的活性。令人驚奇的是，本發(fā)明的催化劑在煅燒之后喪失了低溫活性。例如，在2(/C，使用在煅燒之后的催化劑只除去5y。的CO。為了實(shí)現(xiàn)45。/。的CO轉(zhuǎn)化率，反應(yīng)需要在約120。C的溫度下進(jìn)行。結(jié)果表明煅燒降低催化劑的活性，這與煅燒實(shí)際上增加催化劑的活性的現(xiàn)有技術(shù)相反。該催化劑是根據(jù)由LcmdoP等報(bào)道的沉積-沉淀法(Chem.Commun.，2005，3385)制備的。本發(fā)明的催化劑在H20和/或02的存在下除去CO方面也是活性的。圖9說明了使用本發(fā)明的催化劑在模擬PEM燃料電池條件(含有20%CO2、1%CO、77%112和2%02)中選擇性氧化(:0。例如，CO的定量轉(zhuǎn)化率是使用100mg負(fù)載量的5。/。AuFe2O3催化劑，在50°C下，以及在約10ml/min至約80ml/min的流量F實(shí)現(xiàn)的。實(shí)施例「00671實(shí)施例1:Au催化劑的制備使用HAuCU作為前體，NaBH4作為還原劑以及氨基酸作為包覆劑，制備Au催化劑。在還原期間，使用聲波處理(例如20秒)。接著，使用離心分離催化劑，并且將用去離子水洗滌。我們的方法的優(yōu)點(diǎn)是低反應(yīng)溫度，并且適于各種催化劑載體。分別用亍在空氣中以及H2的存在下的CO氧化的催化劑的催化活性與最佳的現(xiàn)有技術(shù)結(jié)果相當(dāng)。Au/Ti02、Au/Fe203、Au/Si02、(B)Au/Ce02、(C)Au/Al203、Pt/Ti02的催化劑的TEM圖像分別示于圖2、3、4和10中。在溶液中Au膠體的直徑為3-5nm(圖2A)。在沉積到1102(圖2B)，或Fe203或其它催化劑載體上之后，Au粒子的大小幾乎沒有變化。而且，這些Au粒子在這些催化劑載體....t是高度分散的(圖2B、圖3和圖4，以及圖10)。該方法對(duì)于制備許多具有高度的金屬粒子分散體的催化劑是通用的?！?0701實(shí)施例2:本發(fā)明的催化劑與最佳文獻(xiàn)結(jié)果的活性比較表1.我們的催化劑與最佳文獻(xiàn)結(jié)果的制備條件和制備結(jié)果的比較<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>"反應(yīng)物氣體含有1%C0、l-2%02、77%H2、20%CO2。b反應(yīng)物氣體為空氣中的1%CO(10,000ppm)。c"Co-P"指共沉淀法(Landon，P.，等.Chem.Commun.2005，3385);"D-P"指沉積-沉淀法(Zanella，R.等，J.Phys.Chem.B2002，106，7634);"P"指沉淀法(Cheng，W.H.等，CatalysisToday,2004，97，145)。d在Landon等中沒有報(bào)道催化數(shù)據(jù)。一個(gè)樣品是由本發(fā)明人制備并且測(cè)試的?！?0711實(shí)施例3:在用于面具應(yīng)用的空氣中的CO的氧化空氣中的CO在Au/Ti02上和在l%Au/Fe203上的氧化分別示亍圖5和圖6中。對(duì)于這兩種催化劑，在室溫下和在高的空速下以及對(duì)于P/。Au/Fe2O3催化劑在0。C，可以實(shí)現(xiàn)CO的完全除去。然而，在-63。C，在1MAu/Fe203上的CO轉(zhuǎn)化率從100%降低至約2.35%(圖6B)。試驗(yàn)表明催化劑的壽命至少長(zhǎng)于200小時(shí)。沒有進(jìn)行穩(wěn)定性的進(jìn)一步測(cè)試。l%Au/Ti02和l%Au/Fe203都適于在面具和其它呼吸裝置中的應(yīng)用。K)0731實(shí)施例4:在用于靜態(tài)(stationary)應(yīng)用的氫氣(千燥的反應(yīng)物氣體)的存在F選擇性氧化CO催化劑Au/Fe203根據(jù)本發(fā)明的方法制備，并且發(fā)現(xiàn)其表現(xiàn)出高的催化活性。nT以在低于50。C的溫度下使用1%催化劑負(fù)載量從反應(yīng)物氣體中完全除去一氧化碳。結(jié)果也示于圖7中。還通過共沉淀法(Landon，P.等.Chem.Commun，2005，3385)制備催化劑Au/Fe203?，F(xiàn)有技術(shù)強(qiáng)調(diào)催化劑在400°C和500°C的兩階段煅燒對(duì)于CO的00y。轉(zhuǎn)化率以及H2氧化的低選擇性是關(guān)鍵的。使用本發(fā)明的催化劑進(jìn)行類似的實(shí)驗(yàn)，并且發(fā)現(xiàn)在兩階段煅燒后金屬粒子的尺寸的顯著增加以及活性降低，例如，Au粒子的直徑為15-20nm，并且在70%H2中的CO轉(zhuǎn)化率僅約50。/。(圖8B)。然而，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的催化劑在沒有煅燒的情況下表現(xiàn)出很高的催化活性。例如，可以在室溫下完全除去CO(圖8A)?！?0761實(shí)施例5:在用于重整裝置-PEFC應(yīng)用的H,、CO，和H，O(濕潤(rùn)的反應(yīng)物氣體)的存在下選擇性氧化CO對(duì)于這種反應(yīng)，最高的CO轉(zhuǎn)化率為幾乎100%，并且最小的CO濃度低于100ppm(低于檢測(cè)器的檢測(cè)極限)。這些結(jié)果相當(dāng)于迄今最佳的現(xiàn)有技術(shù)結(jié)果(Landon，P.等Chem，Commun，2005，3385)。在痕量H20的存在下，CO轉(zhuǎn)化率仍然高于99%，但是02的選擇性可能增加。應(yīng)當(dāng)理解在此所述的實(shí)施例和實(shí)施方案只是為了說明性目的，并且根據(jù)它們的各種變更或變化對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是暗示性的，并且包括在本申請(qǐng)的精神和范圍內(nèi)以及后附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。由于各種目的，將在此引用的所有出版物、專利和專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容結(jié)合在此。權(quán)利要求1.一種用于轉(zhuǎn)化一氧化碳的催化劑，所述催化劑包含許多高度分散的尺寸為約2nm至約5nm的金屬粒子、固體載體和包覆劑，其中所述金屬粒子和所述包覆劑沉積在所述固體載體上。2.權(quán)利要求1所述的催化劑，其中所述包覆劑與所述金屬粒子接觸。3.權(quán)利要求1所述的催化劑，其中所述金屬粒子由選自Au、Pt、Pd、Ag、Ni、Ru、Rh、Ir、Os、Co、Fe和Cu中的金屬形成。4.權(quán)利要求3所述的催化劑，其中所述金屬粒子為Au或Pt粒子。5.權(quán)利要求1所述的催化劑，其中所述金屬粒子具有的形狀選自球形、立方形、圓柱形、橢圓形、菱形、多邊形、其它規(guī)則和不規(guī)則的三維形狀。6.權(quán)利要求1所述的催化劑，其中所述固體載體選自聚合物樹脂、無機(jī)氫氧化物、無機(jī)氧化物、玻璃珠、沸石和碳。7.權(quán)利要求6所述的催化劑，其中所述無機(jī)氧化物是金屬氧化物。8.權(quán)利要求7所述的催化劑，其中所述金屬氧化物含有第3族至第13族的金屬。9.權(quán)利要求7所述的催化劑，其中所述金屬氧化物選自Al203、Ti02、Fe203、Ce02、CuO、ZnO、Si02、V205、MgO、La203、Zr02、Sn02、Mn02、Mo03、Mo205和沸石。10.權(quán)利要求9所述的催化劑，其中所述金屬氧化物選自Al203、Ti02、FeAjPCe02。11.權(quán)利要求l所述的催化劑，其中所述包覆劑選自氨基酸、羧酸、鏈烷醇、鏈垸硫醇、環(huán)糊精和聚合物。12.權(quán)利要求ll所述的催化劑，其中所述包覆劑為氨基酸。13.—種制備高度分散的催化劑的方法，所述方法包括a)使金屬前體化合物與還原劑和包覆劑接觸，以生成反應(yīng)混合物；b)對(duì)所述反應(yīng)混合物施加聲波，以生成許多金屬膠體粒子；和c)將所述許多金屬粒子沉積到固體載體上，以制備高度分散的催化劑。14.權(quán)利要求13所述的方法，該方法還包括分離并且純化所述催化劑。15.權(quán)利要求13所述的方法，其中在約0°C至約80°C的溫度制備所述催化劑。16.權(quán)利要求13所述的方法，其中所述金屬前體化合物為金屬氧化物、金屬鹵化物、金屬硝酸鹽、金屬硫酸鹽、金屬硫化物或它們的水合物，K屮所述金屬選自Au、Pt、Pd、Ag、Ni、Ru、Rh、Ir、Os、Co、Fe和Cu。17.權(quán)利要求13所述的方法，其中所述金屬化合物前體選自LAuX4、L2MX2、L2MX4、L3RhX6和L2M'X6，其中L為選自H、NH2、K禾BNa中的成員；M為選自Ni、Pd和Pt中的成員；M'為選自Ru、Ir和Os中的成員；并且X為鹵素。18.權(quán)利要求17所述的方法，其中所述金屬化合物前體為HAuCU。19.權(quán)利要求13所述的方法，其中所述還原劑選自金屬氫化物、催化氫化體系和金屬/酸體系。20.權(quán)利要求19所述的方法，其中所述金屬氫化物選自LiAlH4和金屬硼氫化物。21.權(quán)利要求20所述的方法，其中所述金屬硼氫化物選自NaBH4、KBH4、Zn(BH4)2、B2H6、NaBH3CN和L"-Bu3BH。22.權(quán)利要求13所述的方法，其中所述包覆劑選自氨基酸、羧酸、鏈垸醇、鏈垸硫醇、環(huán)糊精和聚合物。23.權(quán)利要求13所述的方法，其中所述聲波是由聲波裝置產(chǎn)生的。24.權(quán)利要求13所述的方法，其中所述金屬粒子的尺寸為約2rim至約5腿。25.權(quán)利要求13所述的方法，其中所述金屬粒子具有的形狀選自球形、立方形、圓柱形、橢圓形以及其它規(guī)則和不規(guī)則的三維形狀。26.權(quán)利要求13所述的方法，其中所述金屬粒子由選自Au、Pt、Pd、Ag、Ni、Ru、Rh、Ir、Os、Fe、Co和Cu中的金屬形成。27.權(quán)利要求26所述的方法，其中所述金屬粒子為Au。28.權(quán)利要求13所述的方法，其中所述固體載體選自聚合物樹脂、無機(jī)氫氧化物、無機(jī)氧化物、玻璃珠、沸石和碳。29.權(quán)利要求28所述的方法，其中所述金屬氧化物含有第3族至第13族的金屬。30.權(quán)利要求29所述的方法，其中所述金屬氧化物選自A1203、Ti02、Fe203、Ce02、CuO、ZnO、MgO、CaO、BaO、SrO、Yb203、稀土氧化物、Zr02、Hf02、V205、Cr03、Mo03、W03、Mn02、CoO、NiO、CdO、B203、Ga203、Eu203、T120、Si02、Sn02、Sb203、81203和沸石。31.權(quán)利要求30所述的方法，其中所述金屬氧化物選自A1203、Ti02、Fe20jCe02。32.權(quán)利要求22所述的方法，其中所述包覆劑為氨基酸。33.權(quán)利要求1-12所述的催化劑在選擇性除去CO中的應(yīng)用。34.權(quán)利要求33所述的應(yīng)用，所述應(yīng)用包括使含有CO的氣體在一定流量和操作溫度下通過所述催化劑。35.權(quán)利要求34所述的應(yīng)用，其中所述操作溫度為約0。C至約80。C。36.權(quán)利要求34所述的應(yīng)用，其中所述流量為約10ml/min至約80ml/min。37.權(quán)利要求33所述的應(yīng)用，其中所述催化劑選自Au/Fe203、Au/Ti02、Au/Si02、Au/Ce02、Au/Al203和Pt/Ti02。38.權(quán)利要求33所述的應(yīng)用，其中所述CO存在于空氣中。39.權(quán)利要求38所述的應(yīng)用，其中所述CO在約0°C至約25°C的溫度被氧化。40.權(quán)利要求33所述的應(yīng)用，其中所述CO在約70。/。H2的存在下被氧化。41.權(quán)利要求40所述的應(yīng)用，其中所述CO在約70%112和約1%02的存在下被氧化。42.權(quán)利要求33所述的應(yīng)用，其中所述CO在H2、C02和H20的存在下被氧化。43.權(quán)利要求l-12中任一項(xiàng)所述的催化劑在用于有效率地除去空氣中的CO的面具過濾器中的應(yīng)用。44.根據(jù)權(quán)利要求13-32中任一項(xiàng)所述的方法制備的催化劑在選擇性除去CO中的應(yīng)用。45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的應(yīng)用，其中所述催化劑選自Au/Fe203、Au/Ti02、Au/Si02、Au/Ce02、Au/Al203和Pt/Ti02。46.根據(jù)權(quán)利要求44所述的應(yīng)用，其中所述CO存在于空氣中。47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的應(yīng)用，其中所述CO在約0。C至約100°C的溫度被氧化。48.根據(jù)權(quán)利要求44所述的應(yīng)用，其中所述CO在約70。/。H2的存在49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的應(yīng)用，其中所述CO在約70。/。H2和約1%02的存在下被氧化。50.根據(jù)權(quán)利要求44所述的應(yīng)用，其中所述CO在H2、C02和H20的存在下被氧化。51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的應(yīng)用，其中所述CO在約77%H2、約20%(:02和約2%02的存在下被氧化。52.根據(jù)權(quán)利要求13-32中任一項(xiàng)所述的方法制備的催化劑在用于有效率地除去空氣中的CO的面具過濾器中的應(yīng)用。53.—種根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法制備的催化劑。全文摘要本發(fā)明涉及一種制備用于氧化在反應(yīng)物氣體或空氣中的CO的新型催化劑的新方法。所述方法提供具有沉積在固體載體上的納米尺寸的金屬粒子和包覆劑的催化劑的制備。通過調(diào)節(jié)所用的反應(yīng)條件和包覆劑，可以容易地控制所述金屬粒子的大小和分布。制備的催化劑具有在低溫朝CO的選擇性氧化的高活性，并且在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)是穩(wěn)定的。所述催化劑可以用于空氣過濾器裝置、氫氣純化方法、汽車排放控制裝置(NO_x的分解，x為整數(shù)1或2)、F-T合成、燃料電池電極的制備、光催化和傳感器。文檔編號(hào)B01J35/00GK101356004SQ200680050832公開日2009年1月28日申請(qǐng)日期2006年11月13日優(yōu)先權(quán)日2005年11月14日發(fā)明者林建義,鐘自儀申請(qǐng)人:新加坡科技研究局