專利名稱：一種含銀常溫一氧化碳整體式催化劑及制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種環(huán)境凈化領域的催化劑及其制備方法，具體是涉及一種含銀常溫一氧化碳整體式催化劑及制備方法。
背景技術：
環(huán)境污染已經成為了目前人們最為關注的熱門話題，其中機動車輛和工業(yè)過程中產生的CO的排放已經成為空氣污染的主要來源。CO是一種易燃、易爆的氣體污染物，當空氣中CO含量為2.0X 10_5mol/L時，兩小時之內人就會出現頭暈和嘔吐現象，當含量達到1.2%時，會在l_3min內致人死亡，因此消除CO污染對人類健康具有重要的現實意義。隨著社會的發(fā)展和人們生活水平的提高，CO的常溫氧化脫除技術的應用也越來越廣泛。在空氣凈化器、CO氣體傳感器、封閉式-循環(huán)CO2激光器、CO防毒面具以及密閉系統內CO的消除等方面都具有較高的實用價值。經過多年的研究，已經發(fā)展出多種具有CO氧化性能的催化劑。按照種類可以分為貴金屬、非貴金屬、分子篩及合金催化劑等；按制備方法可分為傳統浸潰法、 絡合浸潰法、共沉淀法、離子交換法、溶膠凝膠法等。目前制備方法的優(yōu)化、催化劑性能的提高、機理方面的深入研究及面向工業(yè)應用的催化劑設計是CO氧化催化劑研究領域的前沿。經過對現有技術的檢索發(fā)現，有一種汽車尾氣凈化催化劑的制備方法，首先采用共沉淀法制備負載金屬氧化物的復合氧化鋁，然后將復合氧化鋁與去離子水在球磨機上球磨制成涂層漿料，將復合氧化鋁涂敷在堇青石蜂窩載體上，采用浸潰的方法在帶有氧化鋁涂層的載體上浸潰有活性金屬鹽的水溶液，還原、洗滌后放在化學鍍鈀溶液中進行化學鍍，其中鈀的含量為1.0-3.0g/L。由于貴金屬鈀的價格較高，該催化劑中鈀的負載量也相對較高，因此使用貴金屬鈀會增加催化劑的生產成本，并且該發(fā)明中未對催化劑的性能進行評價。還有一種復合氧化物三效催化劑，以堇青石蜂窩陶瓷體為第一載體，以氧化鋁涂層為第二載體，催化活性組分由鈣鈦礦結構復合金屬氧化物與貴金屬鈀組成。該催化劑在反應溫度為225°C時CO的轉化率為50%，230°C時CO的轉化率為90%。該催化劑不適用于常溫條件下對CO的催化氧化，且活性組分為貴金屬鈀，催化劑成本較高。

發(fā)明內容
本發(fā)明針對現有技術的上述不足，提供了一種以分子篩與活性氧化鋁混合組分為活性涂層的含有Ag的常溫CO整體式催化劑，該催化劑具有常溫下對CO凈化效率高、成本較低等特點。本發(fā)明提供一種含銀常溫一氧化碳整體式催化劑，其特征在于，所述催化劑以蜂窩陶瓷為載體，分子篩與活性氧化鋁的混合組分為活性涂層，金屬氧化物為助劑，銀為活性組分制備而成；
所述催化劑的質量百分比組分為O 15%的分子篩，80 99.9%的活性氧化鋁，0.1 5%的金屬氧化物，其中活性組分銀的質量百分比為負載于陶瓷載體上的活性涂層質量的I 10%。所述的分子篩為3A、4A、5A、13X中的一種。本發(fā)明提供一種含銀常溫一氧化碳整體式催化劑的制備方法，其特征在于包括如下步驟:
(1)將活性氧化鋁、分子篩粉末、丙三醇與去離子水混合均勻后，置于分散機上以600r/min的轉速分散15分鐘，將金屬硝酸鹽配制成溶液后加入上述反應中，然后用硝酸調節(jié)漿料PH值為3 4，繼續(xù)分散15 60分鐘；
(2)將蜂窩陶瓷載體浸潰于涂層漿料中10 600秒；取出后用高壓空氣吹掃多余的漿料，60 150°C下干燥I 24小時，350 900°C焙燒I 4小時后得到帶有涂層的催化劑載體；
(3)配制硝酸銀浸潰液，然后將已負載活性涂層的陶瓷載體浸潰于浸潰液中I 3小時，取出120°C烘干I 6小時；
(4)烘干后的材料用還原劑在20 80°C下還原I 24小時，洗滌、烘干后即制得催化劑。所述的金屬的硝酸鹽為硝酸銅、硝酸錳、硝酸鈷、硝酸鐵、硝酸鉍、硝酸鎳、硝酸鈰、硝酸釹、硝酸鑭中的一種或其組合。所述的還原劑為硼氫化鈉、水合肼、異丙醇、甲醛、甲醇中的一種。所述的金屬硝酸鹽溶液的質量濃度為0.005g/ml 0.2g/ml。所述的硝酸銀浸潰液的質量濃度為0.002g/ml 0.025g/ml/。催化劑性能評價在Φ 16_、長300_直型玻璃管反應器中進行，反應氣體積空速(GHSV)為10000 20000 h—1，反應在常溫常壓環(huán)境下進行。本發(fā)明所得的催化劑在常溫條件下具有對CO凈化效率高、成本較低、制備工藝簡單等優(yōu)點。在CO含量為5 IOOOppm時，對CO的凈化效率可達到85%以上。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明:本實施例在以本發(fā)明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。實施例1:
將4.995g氧化招與25ml去離子水混合,置于分散機上以600r/min的轉速分散15min ；將0.0152g的硝酸銅配成3ml的溶液加入到混合液中，邊分散邊向混合液中加入HNO3,調節(jié)PH值至3.5，繼續(xù)分散30min。將陶瓷載體在漿料中浸潰3min后用高壓空氣吹掃孔道中殘余的漿料，然后120°C烘干4h，再置于馬弗爐中600°C焙燒3h后制得負載活性涂層的陶瓷載體。稱重后計算活性涂層的質量為0.685g。將0.0llg硝酸銀配制成5ml浸潰液，將帶有活性涂層的蜂窩陶瓷浸潰于浸潰液中1.5h后取出，然后120°C下烘干4h。 稱取0.0125g硼氫化鈉溶于20ml去離子水中，將烘干后的樣品用硼氫化鈉溶液在60°C下還原2h，還原后用去離子水洗滌至中性，120°C烘干4h即制得催化劑樣品。本實施例制得的催化劑在反應溫度20°C、空速UOOOtr1時，對CO的凈化效率為
21.5%。實施例2:
將4.995g氧化招與25ml去離子水混合,置于分散機上以600r/min的轉速分散15min ；將0.0152g的硝酸銅配成3ml的溶液加入到混合液中，邊分散邊向混合液中加入HNO3,調節(jié)PH值至3.5，繼續(xù)分散30min。將陶瓷載體在漿料中浸潰3min后用高壓空氣吹掃孔道中殘余的漿料，然后120°C烘干4h，再置于馬弗爐中600°C焙燒3h后制得負載活性涂層的陶瓷載體。稱重后計算活性涂層的質量為0.636g。將0.1g硝酸銀配制成5ml浸潰液，將帶有活性涂層的蜂窩陶瓷浸潰于浸潰液中1.5h后取出，然后120°C下烘干4h。 稱取0.0125g硼氫化鈉溶于20ml去離子水中，將烘干后的樣品用硼氫化鈉溶液在60°C下還原2h，還原后用去離子水洗滌至中性，120°C烘干4h即制得催化劑樣品。本實施例制得的催化劑在反應溫度20°C、空速UOOOtr1時，對CO的凈化效率為
43.7%。實施例3:
將4.995g氧化招與25ml去離子水混合,置于分散機上以600r/min的轉速分散15min ；將0.76g的硝酸銅配成3ml的溶液加入到混合液中，邊分散邊向混合液中加入HNO3,調節(jié)PH值至3.5，繼續(xù)分散30min。將陶瓷載體在漿料中浸潰3min后用高壓空氣吹掃孔道中殘余的漿料，然后120°C烘干4h，再置于馬弗爐中600°C焙燒3h后制得負載活性涂層的陶瓷載體。稱重后計算活性涂層的質量為0.647g。將0.102g硝酸銀配制成5ml浸潰液，將帶有活性涂層的蜂窩陶瓷浸潰于浸潰液中
1.5h后取出，然后120°C下烘干4h。 稱取0.0125g硼氫化鈉溶于20ml去離子水中，將烘干后的樣品用硼氫化鈉溶液在60°C下還原2h，還原后用去離子水洗滌至中性，120°C烘干4h即制得催化劑樣品。本實施例制得的催化劑在反應溫度20°C、空速UOOOtr1時，對CO的凈化效率為60.2%。實施例4:
將4.25g氧化鋁、0.75gl3X分子篩粉末與25ml去離子水混合，置于分散機上以600r/min的轉速分散15min ;將0.76g的硝酸銅配成3ml的溶液加入到混合液中,邊分散邊向混合液中加入HNO3,調節(jié)PH值至3.5，繼續(xù)分散30min。將陶瓷載體在漿料中浸潰3min后用高壓空氣吹掃孔道中殘余的漿料，然后120°C烘干4h，再置于馬弗爐中600°C焙燒3h后制得負載活性涂層的陶瓷載體。稱重后計算活性涂層的質量為0.625g。將0.098g硝酸銀配制成5ml浸潰液，將帶有活性涂層的蜂窩陶瓷浸潰于浸潰液中
1.5h后取出，然后120°C下烘干4h。 稱取0.0125g硼氫化鈉溶于20ml去離子水中，將烘干后的樣品用硼氫化鈉溶液在60°C下還原2h，還原后用去離子水洗滌至中性，120°C烘干4h即制得催化劑樣品。本實施例制得的催化劑在反應溫度20°C、空速UOOOtr1時，對CO的凈化效率為76.1%。實施例5:
將4.5g氧化招、0.5gl3X分子篩粉末與25ml去尚子水混合，置于分散機上以600r/min的轉速分散15min ;將0.76g的硝酸銅配成3ml的溶液加入到混合液中,邊分散邊向混合液中加入HNO3,調節(jié)PH值至3.5，繼續(xù)分散30min。將陶瓷載體在漿料中浸潰3min后用高壓空氣吹掃孔道中殘余的漿料，然后120°C烘干4h，再置于馬弗爐中600°C焙燒3h后制得負載活性涂層的陶瓷載體。稱重后計算活性涂層的質量為0.652g。將0.103g硝酸銀配制成5ml浸潰液，將帶有活性涂層的蜂窩陶瓷浸潰于浸潰液中1.5h后取出，然后120°C下烘干4h。 稱取0.0125g硼氫化鈉溶于20ml去離子水中，將烘干后的樣品用硼氫化鈉溶液在60°C下還原2h，還原后用去離子水洗滌至中性，120°C烘干4h即制得催化劑樣品。本實施例制得的催化劑在反應溫度20°C、空速UOOOtr1時，對CO的凈化效率為
87.9%。實施例6:
將4.5g氧化招、0.5gl3X分子篩粉末與25ml去尚子水混合，置于分散機上以600r/min的轉速分散15min ;將0.103g的硝酸猛配成3ml的溶液加入到混合液中，邊分散邊向混合液中加入HNO3,調節(jié)PH值至3.5，繼續(xù)分散30min。將陶瓷載體在漿料中浸潰3min后用高壓空氣吹掃孔道中殘余的漿料，然后120°C烘干4h，再置于馬弗爐中600°C焙燒3h后制得負載活性涂層的陶瓷載體。稱重后計算活性涂層的質量為0.695g。將0.1lg硝酸銀配制成5ml浸潰液，將帶有活性涂層的蜂窩陶瓷浸潰于浸潰液中
1.5h后取出，然后120°C下烘干4h。 稱取0.0125g硼氫化鈉溶于20ml去離子水中，將烘干后的樣品用硼氫化鈉溶液在60°C下還原2h，還原后用去離子水洗滌至中性，120°C烘干4h即制得催化劑樣品。本實施例制得的催化劑在反應溫度20°C、空速UOOOtr1時，對CO的凈化效率為80.8%。
權利要求
1.一種含銀常溫一氧化碳整體式催化劑，其特征在于，所述催化劑以蜂窩陶瓷為載體，分子篩與活性氧化鋁的混合組分為活性涂層，金屬氧化物為助劑，銀為活性組分制備而成； 所述催化劑的質量百分比組分為O 15%的分子篩，80 99.9%的活性氧化鋁，0.1 5%的金屬氧化物，其中活性組分銀的質量百分比為負載于陶瓷載體上的活性涂層質量的1 10%。
2.根據權利要求1所述一種含銀常溫一氧化碳整體式催化劑，其特征在于，所述的分子篩為3A、4A、5A、13X中的一種。
3.根據權利要求1或2所述一種含銀常溫一氧化碳整體式催化劑的制備方法，其特征在于包括如下步驟: (1)將活性氧化鋁、分子篩粉末、丙三醇與去離子水混合均勻后，置于分散機上以600r/min的轉速分散15分鐘，將金屬硝酸鹽配制成溶液后加入上述反應中，然后用硝酸調節(jié)漿料PH值為3 4，繼續(xù)分散15 60分鐘； (2)將蜂窩陶瓷載體浸潰于涂層漿料中10 600秒；取出后用高壓空氣吹掃多余的漿料，60 150°C下干燥I 24小時，350 900°C焙燒I 4小時后得到帶有涂層的催化劑載體； (3)配制硝酸銀浸潰液，然后將已負載活性涂層的陶瓷載體浸潰于浸潰液中I 3小時，取出120°C烘干I 6小時； (4)烘干后的材料用還原劑在20 80°C下還原I 24小時，洗滌、烘干后即制得催化劑。
4.根據權利要求3所述一種含銀常溫一氧化碳整體式催化劑的制備方法，其特征在于，所述的金屬的硝酸鹽為硝酸銅、硝酸錳、硝酸鈷、硝酸鐵、硝酸鉍、硝酸鎳、硝酸鈰、硝酸釹、硝酸鑭中的一種或其組合。
5.根據權利要求3所述一種含銀常溫一氧化碳整體式催化劑的制備方法，其特征在于，所述的還原劑為硼氫化鈉、水合肼、異丙醇、甲醛、甲醇中的一種。
6.根據權利要求3所述一種含銀常溫一氧化碳整體式催化劑的制備方法，其特征在于，所述的金屬硝酸鹽溶液的質量濃度為0.005g/ml 0.2g/mL.
7.根據權利要求3所述一種含銀常溫一氧化碳整體式催化劑的制備方法，其特征在于，所述的硝酸銀浸潰液的質量濃度為0.002g/ml 0.025g/ml/。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種含銀常溫一氧化碳整體式催化劑，其特征在于，所述催化劑以蜂窩陶瓷為載體，分子篩與活性氧化鋁的混合組分為活性涂層，金屬氧化物為助劑，銀為活性組分制備而成；所述催化劑的質量百分比組分為0～15%的分子篩，80～99.9%的活性氧化鋁，0.1～5%的金屬氧化物，其中活性組分銀的質量百分比為負載于陶瓷載體上的活性涂層質量的1～10%。本發(fā)明公開了該催化劑的制備方法。本發(fā)明所得的催化劑在常溫條件下具有對CO凈化效率高、成本較低、制備工藝簡單等優(yōu)點。在CO含量為5～1000ppm時，對CO的凈化效率可達到85%以上。
文檔編號B01J23/89GK103170348SQ201110435139
公開日2013年6月26日 申請日期2011年12月22日 優(yōu)先權日2011年12月22日
發(fā)明者劉洋, 姚煒, 周潔, 張豪杰, 鄒娟珍, 何丹農 申請人:上海納米技術及應用國家工程研究中心有限公司