专利名称：一氧化碳消除催化剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可在室温条件下催化氧化消除一氧化碳催化剂。
背景技术：
在早期的专利文献中，可以发现用其它方法或催化剂消除一氧化碳实例。如US 301493中介绍的溶液吸收法，但是该方法只能在微量的一氧化碳混合气体中取得有限的作用。在已知的催化转化的办法中，通常的铂钯催化剂能够在150C左右将一氧化碳转化为二氧化碳。这种技术的主要缺点是催化转化装置需要加热，这导致额外的设备需求和能源消耗。在较早的专利CN 92113063.5中介绍了利用CuCr2O4在低空速2.3-8hr-1条件下脱除一氧化碳的催化剂，该发明只能对低一氧化碳含量混合气在低空速下取得有限的效果。另外在专利94115415.7中亦介绍了一种除去微量一氧化碳的方法实例，该实施例中的反应温度较本申请的反应温度高(70-90℃)，且可处理的一氧化碳浓度较低(ppm)。另外在早期专利98116535.4中公开了一种可处理较低一氧化碳含量(0.57v％)的混合气体中一氧化碳的催化剂，其实施实例中一氧化碳100％转化温度接近100℃，而在一室温实例并未明示反应的温度。
在专利中，没有公开任何一种催化剂能够在常温甚至是在更低温度的条件下不消耗外界的能源将混合气中较高浓度的一氧化碳氧化为二氧化碳的催化剂。同样也没有公开的纳米尺度分散金属氧化物中具有此种催化作用。显然也没有利用此种材料在低温时催化氧化消除高浓度一氧化碳的企图。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在反应温度高的不足之处，而提供一种可在室温条件下催化氧化消除一氧化碳的催化剂及其制备方法。
本发明的目的在于提供一种可在室温条件下催化氧化消除一氧化碳催化剂及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的一种用于催化氧化消除一氧化碳催化剂，包含具有催化活性的以纳米尺度分散的贵金属和金属氧化物的混合物。
本发明的通式为Au(a)Pt(b)Pd(c)Ni(d)Co(e)Fe(f)Cu(g)Zn(h)O(i)，其中a为0.05-3.0wt％，b为0.05-3.0wt％，c为0.05-3.0wt％，d为0.0-40.0wt％，e为0.0-65.0wt％，f为5.0-50.0wt％，g为3.0-30.0wt％，h为0.0-75.0wt％，(i)为余量。
催化剂中贵金属Au、Pt、Pd的颗粒为3-5纳米。
本发明采用的催化剂由金属硝酸盐和卤化物经共沉淀法制备，沉淀剂为Na2CO3。具体方法如下在室温下，按Au，Pt，Pd，Ni，Co，Fe，Cu，Zn的重量比分别称取AuCl3，H2PtCl6，PdCl2，Ni(NO3)2·6H2O，Co(NO3)2·6H2O，Fe(NO3)3·9H2O和Zn(NO3)2·6H2O溶于蒸馏水中，滴加于稍过量的Na2CO3溶液中，并强烈搅拌，沉淀完全后，继续搅拌老化约2~5h，从混合物中除去Na+，直至pH≈7。沉淀物烘干后，进行焙烧，适宜的焙烧温度范围为200℃到600℃，焙烧时间约为3-5h，自然冷却。
催化剂的评价选在常压固定床连续流动微反评价装置上进行，采用直型石英反应器，内径为4mm。催化剂的装量为200mg。反应混合气中CO浓度为v/v10％，氢气浓度为1.5v/v％，氧气浓度为18v/v％，其余为氮气，空速为60000h-1，反应前后的CO浓度用气相色谱检测，色谱检测限为0.01ppm。催化剂在室温下反应时，CO消除率可达到100％。
具体实施例方式
为进一步阐述本发明，特提供以下实例，本发明的实施方式并不限于下述实例。
实施例1按重量比按Au，Pt，Pd，Ni，Fe，Cu的重量比分别称取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容于适量的蒸馏水中，将过量10％的无水碳酸钠溶于50ml蒸馏水配成溶液，在室温下，将硝酸盐混合溶液缓慢滴加入碳酸钠溶液中，并强烈搅拌，沉淀完毕后，继续老化3h，将上述沉淀好的催化剂浆料，用蒸馏水洗涤至pH≈7，110℃干燥12小时，400℃焙烧2-4小时，自然冷却后，压片打碎过筛至40-70目备用。取200毫克催化剂放入反应器中，通入反应混合气，在不同的反应温度和湿度下进行反应，空速为60000h-1，反应前后浓度用气相色谱检测，结果见下表。
催化剂对一氧化碳催化消除的影响相对湿度(％) 转化率(％)温度 -20℃0℃15℃25℃10 64 84 100 10030 60 80 100 10050 55 74 95 10070 40 60 88 100实施例2按重量比按Au，Pt，Pd，Co，Fe，Cu，Zn的重量比分别称取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容于适量的蒸馏水中，将过量10％的无水碳酸钠溶于50ml蒸馏水配成溶液，在室温下，将硝酸盐混合溶液缓慢滴加入碳酸钠溶液中，并强烈搅拌，沉淀完毕后，继续老化3h，将上述沉淀好的催化剂浆料，用蒸馏水洗涤至pH≈7，110℃干燥12小时，400℃焙烧2-4小时，自然冷却后，压片打碎过筛至40-70目备用。取200毫克催化剂放入反应器中，通入反应混合气，在不同的反应温度和湿度下进行反应，空速为60000h-1，反应前后浓度用气相色谱检测，结果见下表。
催化剂对一氧化碳催化消除的影响相对湿度(％)转化率(％)温度 -20℃ 0℃15℃25℃10 7582 100 10030 6678 100 10050 6072 96 10070 5265 90 100
实施例3按重量比按Au，Pt，Pd，Co，Ni，Fe，Cu，Zn的重量比分别称取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容于适量的蒸馏水中，将过量10％的无水碳酸钠溶于50ml蒸馏水配成溶液，在室温下，将硝酸盐混合溶液缓慢滴加入碳酸钠溶液中，并强烈搅拌，沉淀完毕后，继续老化3h，将上述沉淀好的催化剂浆料，用蒸馏水洗涤至pH≈7，110℃干燥12小时，400℃焙烧2-4小时，自然冷却后，压片打碎过筛至40-70目备用。，取200毫克催化剂放入反应器中，通入反应混合气，在不同的反应温度和湿度下进行反应，空速为60000h-1，反应前后浓度用气相色谱检测，结果见下表。
催化剂对一氧化碳催化消除的影响相对湿度(％) 转化率(％)温度 -20℃ 0℃ 15℃ 25℃108892 100100307282 100100506675 99 100705775 95 100上述催化剂经透射电镜分析，所述贵金属一般是以纳米尺度分散的，其颗粒尺寸介于3-5纳米之间。
所述的具有催化活性的贵金属或其组合应存在与氧化物或其组合之间的较强作用，以保证催化剂具有较高效能。
所述的氧化物载体应具有中等比表面积，一般为30-280m2/g。所述氧化物可采用任何适合的形式，诸如条状、珠状或优选的粉状。
权利要求
1.一种一氧化碳消除催化剂，其特征在于该催化剂通式为Au(a)Pt(b)Pd(c)Ni(d)Co(e)Fe(f)Cu(g)Zn(h)0(i)，其中a为0.05-3.0wt％，b为0.05-3.0wt％，c为0.05-3.0wt％，d为0.0-40.0wt％，e为0.0-65.0wt％，f为5.0-50.0wt％，g为3.0-30.0wt％，h为0.0-75.0wt％，(i)为余量。
2.按照权利要求1所说的催化剂，其特征在于催化剂中贵金属Au、Pt、Pd的颗粒为3-5纳米。
3.按照权利要求1所说的催化剂制备方法，该方法由金属硝酸盐和卤化物经共沉淀法制备，沉淀剂为Na2CO3，其特征在于室温下按Au，Pt，Pd，Ni，Co，Fe，Cu，Zn的重量比分别称取AuCl3，H2PtCl6，PdCl2，Ni(NO3)2·6H2O，Co(NO3)2·6H2O，Fe(NO3)3·9H2O和Zn(NO3)2·6H2O溶于蒸馏水中，滴加于稍过量的Na2CO3溶液中，并强烈搅拌，沉淀完全后，继续搅拌老化约2-5h，从混合物中除去Na+，直至pH≈7；沉淀物烘干后，进行焙烧，适宜的焙烧温度范围为200℃到600℃，焙烧时间约为3-5h，自然冷却。
全文摘要
本发明涉及一种可在室温条件下催化氧化消除中一氧化碳为二氧化碳的催化剂和制备方法,催化剂该催化剂通式为Au(a)Pt(b)Pd(c)Ni(d)Co(e)Fe(f)Cu(g)Zn(h)O(i),其中a为0.05－3.0wt%,b为0.05－3.0wt%,c为0.05－3.0wt%,d为0.0－40.0wt%,e为0.0－65.0wt%,f为5.0－50.0wt%,g为3.0－30.0wt%,h为0.0－75.0wt%,(i)为余量。催化剂在室温下反应时,CO消除率可达到100%。
文档编号B01J23/89GK1375356SQ01145530
公开日2002年10月23日 申请日期2001年12月28日 优先权日2001年12月28日
发明者吕功煊, 丁彦, 毕玉冰, 潘霞, 于翠琴 申请人:中国科学院兰州化学物理研究所