催化剂的制备及催化应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种Au-PtMn02/Zn0/Ce02催化剂的制备技术，以及这种氧化物在一氧化碳、及甲醛低温环境氧化中的催化应用。
【背景技术】
[0002]一氧化碳低温氧化广泛应用于环境污染控制、防毒面具以及对宇宙飞船、潜艇等封闭环境中痕量一氧化碳的去除。在众多催化剂体系中，担载于适宜氧化物上的金催化剂呈现出良好的一氧化碳低温氧化活性【J.Mol.Catal.A 200(2003)229, J.Catal.216(2003) 425】。研究表明，不同的焙烧温度、预处理气氛将直接影响金物种的粒径、价态等物理化学性能，因而对一氧化碳氧化活性也会有不同程度的影响【Appl.Catal.A226(2002) 1.】。在金负载的氧化物载体中，有关ZnO载体上担载金物种的研究很少报道。Wang等研究了沉淀剂及焙烧温度对制备的Au/ZnO催化剂在常温湿气条件下对一氧化碳氧化性能的影响【Appl.Catal.A 239(2003) 1】。Au粒子大小及其化学状态是影响催化剂的氧化还原性能的关键因素【J.Catal.144(1993) 175，J.Catal.240(2006)222】，Wolf等【Appl.Catal.A.226 (2002) 1-13】系统研究了不同载体担载的Au催化剂的催化性能，得出金催化剂的氧化活性不仅与金物种的粒径有关，还受金与载体氧化物的强相互作用影响。Kolov等报道了采用磷化金的复合物及已沉淀的金属氢氧化物作前驱体，使Au复合物的沉淀和载体的相变同时进行，可使Au与载体间发生更有效的相互作用，进而形成了同时具有高活性和高稳定性的Au催化剂【Appl.Catal.A.182( 1999 ) 9-28,J.Catal.181( 1999 ) 37-48】。助剂的加入有益于获得更小粒径的金物种【J.Phys.Chem.B 109(2005)9678-9683】。以氧化铈为载体的催化剂体系也具有较好的活性【Appl.Catal.B Envir.90 (2009) 224 - 232，J.Catal.309 (2014) 58 - 65】。氧化铈作为第二组分，添加到催化剂载体中，有可能提高催化剂的储存/释放氧的能力，促进氧化反应的进行，同时，氧化铈的存在有可能使催化剂更好地分散【Appl.Catal.A 419 - 420 (2012)58 - 66，Chem.Eng.J.229 (2013) 225，I n t.j.Hydr.Energ.3 5 ( 2 0 1 0 )32 3 4, I η t.j.Hydr.Energ.37 (2012) 4749 】。由于载体对负载金催化剂活性亦有较大影响，研究最佳配比的金锌铈催化剂对一氧化碳的低温氧化仍是一个具有挑战性的课题。甲醛为毒性较高的气体，研究表明短期接触甲醛会刺激眼睛、鼻腔和呼吸道引起过敏反应，长期接触则可增加患癌的可能性。目前对室内空气中甲醛的治理方法主要为吸附法。这种方法存在吸附饱和的缺点。催化氧化法去除室内空气中的甲醛是一种长效的方法，它可以利用空气中的氧把甲醛完全氧化成二氧化碳和水，而且催化剂可以长期使用。经研究，在一系列过渡金属氧化物催化剂对甲醛完全氧化反应的催化性能中，MnO2是较好的催化剂，在室温下就能够与甲醛反应放出二氧化碳，不过转化率不高。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种Au-Pt Mn02/Zn0/Ce02催化剂的制备方法以及该催化剂低温反应条件下实现对一氧化碳及甲醛的快速催化氧化。
一种Au-PtMn02/Zn0/Ce02催化剂，其特征在于:催化剂中Au、Pt的质量百分含量分别为Mn02/Zn0/Ce02 的 2%及 I %，Mn02/Zn0/Ce02 复合氧化物中 Zn 与 Mn、Ce 的原子比为 9/1/1。所述的Mn02/Zn0/Ce02催化剂，其抗湿气性能得到改善，可进一步提高催化剂常温湿气环境下的一氧化碳氧化活性，可在室温条件下完全氧化甲醛。
本发明所述的Au-PtMn02/Zn0/Ce02催化剂其所用Mn02/Zn0 /CeO2复合氧化物的制备方法，其特征在于:采用沉淀法制备Zn与Mn、Ce的原子比为9/1/1的Mn02/Zn0/Ce02复合氧化物催化剂。在333K和搅拌条件下，将I mol/L的Zn (NO3)26H20、Mn (NO3)26H20和I mol/L的Ce (NO3) 36H20水溶液按比例缓慢滴入滴入适当浓度的尿素溶液中，老化、滤洗、干燥、焙
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[0004]本发明所提供的Au-PtMn02/Zn0/Ce02催化剂的制备方法，其特征在于:按金、钼负载量分别为Mn02/Zn0/Ce02复合氧化物质量2%及1%的投料比量取HAuC144H20及H2PtCl66H20溶液并调至适当浓度。用0.1 mol/L的Na2CO3溶液分别将HAuC144H20、H2PtCl66H20溶液和Mn02/Zn0/Ce02复合氧化物悬浊液调节pH至适当值，然后在343 K的温度及高速搅拌下，将HAuC144H20、H2PtCl66H20溶液缓慢滴入Mn02Co304Ce02复合氧化物悬浊液中，老化4干燥。
[0005]本发明所述Au-PtMn02/Zn0/Ce02催化剂催化剂可用于一氧化碳及甲醛低温氧化，其特征在于:在常压微型固定床石英管反应器中进行，低温反应是将U型反应器浸入液氮容器中，通过调节催化剂与液氮液面的距离来控制反应温度。反应器出口气体用HP-6890型气相色谱仪在线分析，并在FID检测器前安装镍转化器，在氢气气氛中分别将CO和CO2定量地转化为CH4。
【附图说明】
[0006]图1为催化剂在不同温度条件下对CO氧化反应的转化率变化图(GHSV=24000 ml/
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[0007]图2为催化剂室温条件下的甲醛完全氧化稳定性测试(298K，GHSV= 12000 ml/
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【具体实施方式】
[0008]下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
[0009]Zn与Mn、Ce的原子比为9/1/1的Mn02/Zn0/Ce02复合氧化物的制备。采用沉淀法制备Zn与MruCe的原子比为9/1/1的Mn02/Zn0/Ce02复合氧化物催化剂。采用沉淀法制备Zn与Mn、Ce的原子比为9/1/1的Mn02/Zn0/Ce02复合氧化物催化剂。在333K和搅拌条件下，将 I mol/L 的 Zn(N03)26H20、Mn(N03)26H20 和 I mol/L 的 Ce (NO3) 36H20 水溶液按比例缓慢滴入滴入适当浓度的尿素溶液中，老化、滤洗、干燥、焙烧。
实施例2
[0010]Au-PtMn02/Zn0/Ce02催化剂的制备。按金、钼负载量分别为Mn02/Zn0/Ce02复合氧化物质量2%及1%的投料比量取HAuC144H20及H2PtCl66H20溶液并调至适当浓度。用0.1mol/L的Na2CO3溶液分别将HAuCl44H20、H2PtCl66H20溶液和Mn02/Zn0/Ce02复合氧化物悬浊液调节pH至适当值，然后在343 K的温度及高速搅拌下，将HAuCl44H20、H2PtCl66H20溶液缓慢滴入Mn02/Zn0/Ce02复合氧化物悬池液中，老化4干燥。
实施例3
[0011]Au-PtMnO2/ZnO/CeO2催化剂一氧化碳催化氧化反应性能的测试。催化剂的活性测试是在常压微型固定床石英管反应器中进行。将催化剂粉末压片成型，并破碎过筛至40-60目，200 mg装在Φ=6 mm的石英反应管中。低温反应是将U型反应器浸入液氮容器中，通过调节催化剂与液氮液面的距离来控制反应温度。反应器出口气体用HP-6890型气相色谱仪在线分析，并在FID检测器前安装镍转化器，在氢气气氛中分别将CO和CO2定量地转化为 CH4。
【主权项】
1.一种Au-PtMn02/Zn0/Ce02催化剂，具有催化氧化功能，其特征在于:催化剂中金、钼负载量分别为Mn02/Zn0/Ce02复合氧化物质量2%及1% ；Mn02/Zn0/Ce02复合氧化物中Zn与Mn、Ce的原子比为9/1/1 ;所述的Au-Pt Mn02/Zn0/Ce02催化剂,可进一步提高催化剂低温环境下的一氧化碳及甲醛氧化活性。2.—种权利要求1所述的Au-Pt Mn02/Zn0/Ce02催化剂，其所用Mn02/Zn0 /CeO2复合氧化物的制备方法，其特征在于:采用沉淀法制备Zn与MruCe的原子比为9/1/1的Μη02/Ζη0/CeO2复合氧化物催化剂；在3331(和搅拌条件下，将I mol/L的Zn (NO3) 2.6Η20、Μη (NO3) 2.6Η20和I mol/L的Ce(NO3)3WH2O水溶液按比例缓慢滴入滴入适当浓度的尿素溶液中，老化、滤洗、干燥、焙烧。3.—种权利要求1所述的Au-Pt Mn02/Zn0/Ce02催化剂的制备方法，其特征在于:选制备的Mn02/Zn0/Ce02复合氧化物为载体，采用沉积沉淀法；按金、钼负载量分别为Μη02/Ζη0/CeO2复合氧化物质量2%及1%的投料比量取HAuC14*4H20及H2PtCl6WH2O溶液并调至适当浓度；用 0.1 mol/L 的 Na2CO3 溶液分别将 HAuC14*4H20、H2PtCl6.6Η20 溶液和 Mn02/Zn0/Ce02复合氧化物悬浊液调节PH至适当值，然后在343 K的温度及高速搅拌下，将HAuC14*4H20、H2PtCl6WH2O溶液缓慢滴入Mn02/Zn0/Ce02复合氧化物悬浊液中，老化干燥。4.一种权利要求1所述的Au-Pt Mn02/Zn0/Ce0jt化剂催化剂可用于一氧化碳、甲醛低温氧化，其特征在于:在常压微型固定床石英管反应器中进行；低温反应是将U型反应器浸入液氮容器中，通过调节催化剂与液氮液面的距离来控制反应温度；反应器出口气体用HP-6890型气相色谱仪在线分析，并在FID检测器前安装镍转化器，在氢气气氛中分别将CO和CO2定量地转化为CH4。
【专利摘要】一种Au-PtMnO2/ZnO/CeO2催化剂，具有催化氧化功能，其特征在于：催化剂中金、铂负载量分别为MnO2/ZnO/CeO2复合氧化物质量2%及1%；MnO2/ZnO/CeO2复合氧化物中Zn与Mn、Ce的原子比为9/1/1；所述的Au-PtMnO2/ZnO/CeO2催化剂，可进一步提高催化剂低温环境下的一氧化碳及甲醛氧化活性。
【IPC分类】B01D53/72, B01D53/86, B01J23/68, B01D53/62
【公开号】CN105214660
【申请号】CN201410247249
【发明人】邵建军, 焦安龙, 李家波, 鞠晓春, 周学滨
【申请人】邵建军
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2014年6月6日