一种脱氧催化剂及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种脱氧催化剂及其制备方法。以堇青石陶瓷蜂窝为载体，Al2O3、CeO2、ZrO2复合材料为催化剂的过渡层，Pt、Pd、Rh为催化剂的活性组分，每升该催化剂中Pt、Pd、Rh的含量分别为0.05～0.2克、0.5～1.5克、0.05～0.2克，Al2O3、CeO2、ZrO2的含量分别为15～75克、3～15克、3～15克。制备方法包括：堇青石陶瓷蜂窝载体的预处理，然后用浸渍法涂覆Al2O3、CeO2、ZrO2复合材料为催化剂过渡层，再用沉淀-吸附法负载Pt、Pd、Rh为催化剂的活性组分。本发明具有工艺简单、生产成本低等优点，而且催化剂性能稳定、床层压力损失小、使用和更换方便，因此特别适合于水电解制氢设备中氢气的纯化。
【专利说明】一种脱氧催化剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种脱氧催化剂及其制备方法，特别适合于水电解制氢行业氢气的纯化，属于催化剂【技术领域】。
【背景技术】
[0002]随着国民经济的发展，水电解制氢设备已广泛应用于电力、电子、冶金、化工、宇航、半导体、多晶硅等行业，如何采用经济、高效的净化方式，提高氢气的纯度，已受到越来越广泛的关注。
[0003]催化净化法脱除水电解制氢设备制得的氢气中的低浓度氧气被认为是最有效的净化方式之一。目前，在工业上一般采用三氧化二铝为载体，负载钼、钯颗粒状催化剂进行净化处理。该催化剂颗粒的直径一般为3~5mm，空速为500h-1，能使净化后的氢气中的氧气含量低于5ppm以下，但是这种催化剂在使用过程中催化剂床层易出现“死体积”，催化剂易被气流吹扫至悬浮磨损，影响脱氧效果，而且由于催化剂床层阻力降大，增大了净化设备的运行成本。因此，开发高效、床层阻力小、性能稳定、安装和更换方便的脱氧催化剂具有重要的现实意义。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种脱氧催化剂及其制备方法。
[0005]本发明以堇青石陶瓷蜂窝为载体，Al203、Ce02、ZrO2复合材料为催化剂过渡层，Pt、Pd, Rh为催化剂活性组分，每升该催化剂中Pt、Pd、Rh的含量分别为0.05~0.2克、0.5~
1.5克、0.05~0.2克，Al2O3' CrO2, ZrO2的含量分别为15~75克、3~15克、3~15克。本发明具有工艺简单、生产成本低等优点，而且催化剂性能稳定、床层压力损失小、使用和更换方便，因此特别适合于水电解制氢设备中氢气的纯化。
[0006]本发明催化剂的制备方法，其制备步骤包括:
[0007](I)堇青石陶瓷蜂窝载体预处理:
[0008]将堇青石陶瓷蜂窝载体放入稀盐酸溶液中，除去表面和微孔中的粉末和杂质，预处理0.5~Ih后取出载体，用蒸馏水清洗至水溶液PH值为7.0，然后把载体放入烘箱中，在60~100°C干燥I~2h，再在100~150°C干燥I~2h。
[0009](2)过渡层的制备:
[0010]将按一定配比的A1203、CeO2, ZrO2粉末倒入混合器中，用搅拌器搅拌均匀，然后边搅拌边注入去离子水至混合物呈胶状,再往溶液中加入稀硝酸,边加边搅拌至PH值为2~3之间，静置I~2h后备用。
[0011](3)过渡层的涂覆:
[0012]把预处理后的堇青石浸入(2)所述的复合物溶液中，5~20s后取出，用压缩空气吹去堇青石孔道内残留的溶液，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，再程序升温至500°C焙烧，并保温2~4h。[0013](4)贵金属的负载:
[0014]按一定比例配制含Pt、Pd、Rh的硝酸盐溶液，边搅拌边用0.5mol/L的氢氧化钾溶液滴加入上述溶液中至PH值为8~9之间，制得A溶液，然后把(3)制备的载体放入搪瓷锅中，往其中加入去离子水至淹没载体上表面为止，把A溶液倒入搪瓷锅中，并置换溶液三次以上至A溶液分布均匀，在蒸汽伴热下加热至溶液沸腾I~3h至贵金属吸附干净，放掉溶液，载体冷却至室温，然后用去离子水清洗至PH值为7.0，再往搪瓷锅中加入一定量的还原剂，并置换溶液三次以上至还原剂分布均匀，静置I~3h后放掉溶液，然后用去离子水清洗至PH值为7.0 ;把上述负载贵金属后的载体放入烘箱中，在60~100°C干燥I~2h，然后在100~150°C干燥I~2h，再程序升温至500°C焙烧，并保温2~4h，即制得催化剂。
[0015]上述载体为堇青石陶瓷蜂窝体，其外形尺寸为150X150X40~60mm和100 X 100 X 40 ~60mm，开孔数为 200 ~400 个孔 /in2。
[0016]上述的一种脱氧剂的制备方法，其特征是所用的还原剂是双氧水、水合肼中的一种，其占水溶液的质量百分比为0.5~2.0 %。
[0017]本发明所提供的一种脱氧催化剂及其制备方法，其优点在于:工艺简单、生产成本低，催化剂性能稳定、床层压力损失小、使用和更换方便，设备运行成本低，因此特别适合于水电解制氢设备中氢气的纯化。
【具体实施方式】
[0018]实施例1
[0019]取I升堇青石陶瓷蜂窝载体，其外形尺寸为100 X 100 X 50mm,开孔数为200个孔/in2,把载体放入0.lmol/L的稀盐酸溶液中，静置0.5h后取出，用去离子水清洗至PH为7.0后在80°C和120°C各干燥lh，载体冷却后备用；称取A1203、CrO2, ZrO2粉末质量(过量)分别为150g、6g、6g倒入玻璃烧杯中混合均匀，边搅拌边注入去离子水至混合物呈胶状，然后往溶液中加入稀硝酸，边加边搅拌至PH值为2~3之间，静置Ih后备用；把预处理后的堇青石浸入上述的复合物溶液中，大约IOs后取出，用压缩空气吹去堇青石孔道内残留的溶液，再把堇青石放入烘箱中，在80°C和120°C各干燥lh，再程序升温至50(TC焙烧，并保温3h，Al2O3、CrO2、ZrO2的含量分别为75克/升、3克/升、3克/升；配制含Pt、Pd、Rh分别为
0.05g、0.8g、0.05g 的 H2 [PtCl6]、H2 [PdCl6]、RhCl3.3H20 水溶液，边搅拌边用 0.5mol/L 的氢氧化钾溶液滴加入上述溶液中至PH值为8~9之间，制得A溶液，把上述涂覆过渡层后的载体放入搪瓷锅中，往其中加入去离子水至载体上表面，然后把A溶液倒入搪瓷锅中，并置换溶液三次，在蒸汽伴热下加热至溶液沸腾2h至贵金属吸附干净，然后用去离子水清洗至PH值为7.0，再往搪瓷锅中加入还原剂双氧水，并置换溶液三次，静置2h后放掉溶液，然后用去离子水清洗至PH值为7.0 ;把上述负载贵金属后的载体放入烘箱，在80°C和120°C各干燥lh，再程序升温至500°C焙烧，并保温3h，即制得催化剂。每升催化剂中含Pt、Pd、Rh分别为0.05g、0.8g、0.05g, Al2O3^CrO2,ZrO2的含量分别为75克、3克、3克。该催化剂在空速SOOOtr1，氢气中含氧量I %，在温度90°C下起活，150°C时出口氧气的含量低于5ppm。
[0020]实施例2 [0021]用实施例1同样的操作，不同之处在于每升催化剂负载的过渡层A1203、CrO2, ZrO2的含量分别为60克、5克、5克，贵金属Pt、Pd、Rh分别为0.1gU.2g、0.1go该催化剂在空速SOOOtr1，氢气中含氧量为I %，在温度80°C下起活，150°C时出口氧气的含量低于5ppm。
【权利要求】
1.一种脱氧催化剂，其特征在于:以堇青石陶瓷蜂窝为载体41203、(^02、21<)2复合材料为催化剂的过渡层，Pt、Pd、Rh为催化剂的活性组分。
2.权利要求1所述的一种脱氧催化剂的制备方法，其特征在于，制备步骤包括: (1)堇青石陶瓷蜂窝载体预处理 将堇青石陶瓷蜂窝载体放入稀盐酸溶液中，除去表面和微孔中的粉末和杂质，预处理0.5~Ih后取出载体，用蒸馏水清洗至水溶液为中性，然后把载体放入烘箱中，在60~100°C干燥I~2h，再在100~150°C干燥I~2h ; (2)过渡层的制备 将按一定配比的A1203、CeO2, ZrO2粉末倒入混合器中，用搅拌器搅拌均匀，然后边搅拌边注入去离子水至混 合物呈胶状，再往溶液中加入稀硝酸，边加边搅拌至PH值为2~3之间，静置I~2h后备用； (3)过渡层的涂覆 把预处理后的堇青石浸入(2)所述的复合物溶液中，5~20s后取出，用压缩空气吹去堇青石孔道内残留的溶液，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，再程序升温至500°C焙烧，并保温2~4h ; (4)贵金属的负载 按一定比例配制含Pt、Pd、Rh的硝酸盐溶液，边搅拌边用0.5mol/L的氢氧化钾溶液滴加入上述溶液中至PH值为8~9之间，制得A溶液，然后把(3)制备的载体放入搪瓷锅中，往其中加入去离子水至淹没载体上表面为止，把A溶液倒入搪瓷锅中，并置换溶液三次以上至A溶液分布均匀，在蒸汽伴热下加热至溶液沸腾I~3h至贵金属吸附干净，放掉溶液，载体冷却至室温，然后用去离子水清洗至PH值为7.0，再往搪瓷锅中加入一定量的还原剂，并置换溶液三次以上至还原剂分布均匀，静置I~3h，放掉溶液，然后用去离子水清洗至PH值为7.0 ;把上述负载贵金属后的载体放入烘箱中，在60~100°C干燥I~2h，然后在100~150°C干燥I~2h，再程序升温至500°C焙烧，并保温2~4h，即制得催化剂。
3.根据权利要求1所述的催化剂，其载体为堇青石陶瓷蜂窝体，其外形尺寸为150 X 150 X 40 ~60mm 和 100 X 100 X 40 ~60mm，开孔数为 200 ~400 个孔 /in2。
4.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于每升催化剂中Pt、Pd、Rh的含量分别为0.05 ~0.2 克、0.5 ~1.5 克、0.05 ~0.2 克。
5.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于每升催化剂中Al203、Ce02、Zr02的含量分别为15~75克、3~15克、3~15克。
6.根据权利要求2所述的一种脱氧剂的制备方法，其特征是所用的还原剂是双氧水、水合肼中的一种，其占水溶液的质量百分比为0.5~2.0%。
【文档编号】C01B3/58GK104001507SQ201310231489
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2013年6月9日 优先权日:2013年6月9日
【发明者】朱雪姣 申请人:杭州尹力环保科技有限公司