用于一氧化碳常温催化氧化的催化剂及制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于一氧化碳常温催化氧化的催化剂及其制备方法和应用。该催化剂以氯化钯和氯化铜为活性组分，以磷酸盐改性的活性氧化铝为载体，其中磷酸盐为磷酸镧和磷酸铈的一种或两种。磷酸盐改性的活性氧化铝载体采用沉淀法制备。通过浸渍法将氯化钯和氯化铜担载在载体上，高温焙烧后得到所要的催化剂。该催化剂可在常温、低浓度、高空速条件下催化氧化一氧化碳，能够有效消除空气中的一氧化碳，并具有高的稳定性。
【专利说明】 用于一氧化碳常温催化氧化的催化剂及制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于一氧化碳常温催化氧化的催化剂及其制备方法。该催化剂适用于常温、低浓度、高空速条件下一氧化碳的催化氧化，特别适用于道路隧道或地下停车场等半封闭空间中低浓度一氧化碳的消除。
【背景技术】
[0002]随着我国城市化进程的快速发展，城市机动车保有量也在不断攀升。环境保护部发布的《中国机动车污染防治年报(2010年度)》指出，中国机动车污染日益严重，2009年全国机动车排放污染物5143.3万吨，其中一氧化碳4018.8万吨。对于大量低浓度的一氧化碳，不能用吸附方法消除，最好的办法就是在环境温度下让它与空气中的氧反应，转化成污染性较低的二氧化碳。
[0003]目前一氧化碳催化氧化催化剂可分为贵金属催化剂体系和非贵金属(氧化物)催化剂体系两大类。非贵金属催化剂以氧化铜-氧化锰为主要成分的Hopcalite催化剂和CO3O4催化剂为代表。虽然非贵金属催化剂价格低廉，但由于其抗水性能很差，遇水很容易失活，不能满足人们对催化剂的性能要求。贵金属催化剂由于良好的催化活性和稳定性，一直是研究报道的重点。贵金属催化剂主要有Au催化剂、Pt催化剂和Pd催化剂。与单一贵金属催化剂相比，负载型贵金属催化剂可以使一氧化碳氧化反应在较低温度下进行，这种催化活性的提高主要与一氧化碳和氧气在金属表面活化并溢流到载体有关，因此目前贵金属催化剂体系主要以负载型为主。
[0004]负载型Waker-Typer催化剂(PdCl2 - CuCl2)在室温条件下对一氧化碳有较高的催化性能(中国发明专利CN101898137A，中国发明专利CN103055907A)。寻找一种结构和性质稳定的载体制备PdCl2- CuCl2催化剂，利用载体和PdCl2- CuCl2之间的相互作用来提高催化剂的催化性能，实现一氧化碳在常温、低浓度、高空速条件下的催化消除。
【发明内容】
[0005]为了克服现有技术的不足，本发明提供一种用于一氧化碳常温催化氧化的催化剂及其制备方法和应用。
[0006]一种用于一氧化碳常温催化氧化的催化剂，其特征在于，活性组分为:氯化钯和氯化铜；载体为磷酸盐改性的活性氧化铝。
[0007]优选地，所述活性组分PdCl2在催化剂中的质量百分比为I?10%，&1(:12在催化剂中的质量百分比为I?15%，余量为载体。
[0008]优选地，所述磷酸盐为磷酸镧、磷酸铈的一种或两种，磷酸盐在载体中的质量百分比为I?30%O
[0009]优选地，所述载体采用沉淀法制备，具体制备过程如下:
将活性氧化铝加入到硝酸镧或硝酸铈水溶液中，然后缓慢滴加磷酸氢二铵溶液，室温下搅拌。过滤洗涤后置于50?120°C烘箱中烘干，最后在200?500°C温度下焙烧2?6小时。
[0010]一种用于一氧化碳常温催化氧化的催化剂的制备方法，其特征在于，所述催化剂采用浸溃法制备，具体制备过程包括:
将氯化钯和氯化铜溶解在氨水溶液中，在搅拌的条件下加入磷酸盐改性的活性氧化铝载体，在30?80°C自然烘干，然后在200?500°C焙烧2?8小时。
[0011]一种用于一氧化碳常温催化氧化的催化剂，在常温、低浓度、高空速条件下催化氧化一氧化碳的应用，特别适用于道路隧道或地下停车场等半封闭空间中低浓度一氧化碳的消除。
[0012]与已有技术相比，本发明具有的实质特点是；
可以在常温下(O?30°C)实现低浓度一氧化碳(O?200 ppm)的有效消除；
可用于高空速(30000?100000 mL/(g.h))条件；
贵金属用量低，催化氧化效率高，成本低，制备方法简单，便于大规模工业化使用。【具体实施方式】
[0013]以下实例用于更详细地说明本发明，但本发明并不限于此。
[0014]实施例1:
将0.462g Ce (NO3)3溶于30 mL去离子水中，加入5 g活性氧化铝，然后缓慢滴加0.140g(NH4)2HPO4，室温下搅拌I小时，过滤洗涤后置于50°C烘箱中烘干，最后在300°C温度下焙烧4小时制备得到5% CePO4Al2O3载体。
[0015]将0.083g PdCl2和0.398g CuCl2.2H20溶于10 mL浓氨水中，在搅拌的条件下加入5 g的5% CePCVAl2O3载体，在50°C自然烘干，然后在300°C焙烧6小时。
[0016]催化剂评价方法:一氧化碳常温氧化反应在常压固定床U型反应器(内径为5 mm)中进行性能评价。所用原料气组分为:0?200 ppm，其余为空气，总流量为500mL/min，催化剂质量为I区或0.3 g，对应空速为30000 mL/(g.h)和100000 mL/(g.h)。常压固定床U型反应器放置在30°C恒温水浴槽内，原料气体直接通过催化剂床层。使用一氧化碳分析仪(Thermo, Model 48i)进行产物分析,仪器的最低检测限为0.04 ppm。
[0017]测试结果表明，在30000 mL/(g -h)下，使用本方法制备的催化剂的一氧化碳转化率最高为99.3% ;在100000 mL/(g.h)下，使用本方法制备的催化剂的一氧化碳转化率最高为67.4%ο
[0018]实施例2:
将实施例1中Ce (NO3) 3和(NH4) 2ΗΡ04质量换成0.924 g和0.280 g，其余制备方法和催化剂评价方法同实施例1。测试结果表明，在30000 mL/(g.h)下，使用本方法制备的催化剂的一氧化碳转化率最高为99.2% ;在100000 mL/(g.h)下，使用本方法制备的催化剂的一氧化碳转化率最高为64.5%。
[0019]实施例3:
将实施例1中Ce (NO3) 3和(NH4) 2ΗΡ04质量换成1.386 g和0.420 g，其余制备方法和催化剂评价方法同实施例1。测试结果表明，在30000 mL/(g.h)下，使用本方法制备的催化剂的一氧化碳转化率最高为99.4% ;在100000 mL/ (g.h)下,使用本方法制备的催化剂的一氧化碳转化率最高为59.9%。[0020]实施例4:
将实施例1 中 0.462 g Ce (NO3) 3 换成 0.347 g La(NO3)3, (NH4) 2ΗΡ04 质量换成 1.386 g，其余制备方法和催化剂评价方法同实施例1。测试结果表明，在30000 mL/(g.h)下，使用本方法制备的催化剂的一氧化碳转化率最高为99.5% ;在100000 mL/(g.h)下,使用本方法制备的催化剂的一氧化碳转化率最高为77.8%。
[0021]实施例5:
将实施例3中La (NO3)3和(NH4)2HPO4质量换成0.754 g和0.282 g，其余制备方法和催化剂评价方法同实施例1。测试结果表明，在30000 mL/(g.h)下，使用本方法制备的催化剂的一氧化碳转化率最高为99.5% ;在100000 mL/(g.h)下,使用本方法制备的催化剂的一氧化碳转化率最高为85.9%。
[0022]实施例6: 将实施例3中La (NO3)3和(NH4)2HPO4质量换成1.131 g和0.423 g，其余制备方法和催化剂评价方法同实施例1。测试结果表明，在30000 mL/(g.h)下，使用本方法制备的催化剂的一氧化碳转化率最高为99.6% ;在100000 mL/(g.h)下,使用本方法制备的催化剂的一氧化碳转化率最高为86.6%。
【权利要求】
1.一种用于一氧化碳常温催化氧化的催化剂，其特征在于，活性组分为氯化钯和氯化铜；载体为磷酸盐改性的活性氧化铝。
2.根据权利要求1所述用于一氧化碳常温催化氧化的催化剂，其特征在于，所述活性组分氯化钯在催化剂中的质量百分比为I?10%，氯化铜在催化剂中的质量百分比为I?15%，余量为载体。
3.根据权利要求1所述用于一氧化碳常温催化氧化的催化剂，其特征在于，所述磷酸盐为磷酸镧、磷酸铈的一种或两种，磷酸盐在载体中的质量百分比为I?30%。
4.根据权利要求1所述用于一氧化碳常温催化氧化的催化剂，其特征在于，所述载体采用沉淀法制备，具体制备过程如下: 将活性氧化铝加入到硝酸镧或硝酸铈水溶液中，然后缓慢滴加磷酸氢二铵溶液，室温下搅拌； 过滤洗涤后置于50?120°C烘箱中烘干，最后在200?500°C温度下焙烧2?6小时。
5.一种根据权利要求1所述用于一氧化碳常温催化氧化的催化剂的制备方法，其特征在于，所述催化剂采用浸溃法制备，具体制备过程包括: 将氯化钯和氯化铜溶解在氨水溶液中，在搅拌的条件下加入磷酸盐改性的活性氧化铝载体，在30?80°C自然烘干，然后在200?500°C焙烧2?小时。
6.根据权利要求1-4任意一项所述用于一氧化碳常温催化氧化的催化剂，在常温、低浓度、高空速条件下催化氧化一氧化碳的应用，特别适用于道路隧道或地下停车场等半封闭空间中低浓度一氧化碳的消除。
【文档编号】B01D53/62GK103736511SQ201310732601
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月25日 优先权日:2013年12月25日
【发明者】高振源, 刘爽, 赵昆峰, 何丹农 申请人:上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司