專(zhuān)利名稱(chēng)：：使用具有催化活性的金的低壓降、高活性催化劑體系的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及金基催化劑體系。更具體地講，本發(fā)明涉及這樣的催化劑體系，其中催化活性物質(zhì)(如金或其他金屬)直接或間接地被負(fù)載在與流動(dòng)通道相聯(lián)系的表面上。催化活性物質(zhì)可以被設(shè)置在通道的側(cè)壁上或側(cè)壁內(nèi)，使得該物質(zhì)與被輸送穿過(guò)通道以經(jīng)受催化劑處理的流體流保持流體連通。有利的是，將金或其他催化活性物質(zhì)設(shè)置在合適的顆粒狀載體上，所述顆粒狀載體繼而又被負(fù)載在主體介質(zhì)上，主體介質(zhì)包含所述流動(dòng)通道的一個(gè)或多個(gè)帶電荷的表面。
背景技術(shù)：
：一氧化碳是由有機(jī)物質(zhì)不完全燃燒而形成的毒性氣體。一氧化碳與血紅蛋白結(jié)合會(huì)形成不利于向體細(xì)胞傳輸氧氣的碳氧血紅蛋白。吸入含有l(wèi)-2體積％(10，000至20，000ppm)CO的空氣在幾分鐘內(nèi)就會(huì)致死。美國(guó)國(guó)家職業(yè)安全健康研究所(NIOSH)認(rèn)為，CO濃度高于1200ppm就會(huì)直接威脅生命和健康。一氧化碳是火災(zāi)中許多死亡事故的罪魁禍?zhǔn)住Ｔ谟邢薜目臻g內(nèi)使用炸藥的采礦作業(yè)中，也會(huì)遇到CO的問(wèn)題。CO還存在于以汽油或柴油為動(dòng)力的內(nèi)燃機(jī)的尾氣中。運(yùn)轉(zhuǎn)欠佳的發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)器、加熱設(shè)備、通風(fēng)設(shè)備、空調(diào)設(shè)備以及其他設(shè)備也會(huì)排放C0，從而污染建筑物與車(chē)輛內(nèi)的空氣。因此，在其中人員有可能接觸到C0氣體的這些以及其他環(huán)境中采取針對(duì)一氧化碳的防護(hù)措施是極為必要的。消防隊(duì)員與其他緊急事件處理人員已配備有在圓筒中使用壓縮空氣或氧氣的自給式呼吸器，來(lái)提供針對(duì)一氧化碳的防護(hù)。這些裝置往往沉重、龐大、昂貴，而且需要專(zhuān)門(mén)培訓(xùn)后才能有效使用。讓某個(gè)區(qū)域中的每個(gè)人都配備這樣的裝備是不可行的。在建筑物、公共場(chǎng)所、車(chē)輛、礦山、潛水艇、其他航海船舶等場(chǎng)所內(nèi)發(fā)生火災(zāi)或其他的一氧化碳突發(fā)性釋放的情況下，需要個(gè)人迅速?gòu)暮形ｋU(xiǎn)濃度的C0氣體的區(qū)域撤離。在這些情況下，期望有一種配有能夠防護(hù)一氧化碳的介質(zhì)的、易用而輕便的呼吸器或面具。在其他不容易從暴露于C0的環(huán)境中逃離的情況下(例如在飛機(jī)、潛水艇、摩天大廈或礦山中)，需要提供針對(duì)一氧化碳的集體防護(hù)性體系。集體防護(hù)環(huán)境是這樣一種環(huán)境，其中對(duì)人群所在的大氣環(huán)境進(jìn)行防護(hù)而不是針對(duì)個(gè)人環(huán)境進(jìn)行防護(hù)。集體防護(hù)提供不含一氧化碳的區(qū)域，在這個(gè)區(qū)域中，不需要佩戴(例如)面具或呼吸器等個(gè)人防護(hù)裝置。在轎車(chē)、卡車(chē)、軌道車(chē)輛、航海船舶或其他交通工具的艙室環(huán)境中也期望提供針對(duì)一氧化碳的防護(hù)。在許多交通嚴(yán)重?fù)頂D的區(qū)域和隧道中，排放廢氣的聚集會(huì)引起co的濃度水平升高。通常遇到的CO濃度水平往往小于200至300ppm，但即使是這樣的CO濃度水平也會(huì)使駕駛員和乘客感到頭痛、眩暈和惡心。在這些應(yīng)用中，會(huì)遇到體積大并且流速高的氣體。因此，艙室空氣在介質(zhì)上的停留時(shí)間很短，該時(shí)間低于0.05秒，甚至低于0.03秒。所以需要在這些條件下也能去除一氧化碳的介質(zhì)。然而，當(dāng)CO在室溫下存在時(shí)，CO的低沸點(diǎn)和高臨界溫度使其難以通過(guò)物理吸附的方法去除。常規(guī)防毒面具中基于活性炭吸附劑的濾毒罐和過(guò)濾器作為高濃度一氧化碳的實(shí)際防護(hù)物來(lái)說(shuō)是相對(duì)無(wú)效的。將一氧化碳催化氧化成二氧化碳是一種個(gè)人呼吸防護(hù)所需的在高濃度高流速情況下從空氣中去除一氧化碳的可行方法。然而，許多一氧化碳氧化催化劑僅僅在溫度為15(TC或更高時(shí)才具有活性。即使氧化成C02的反應(yīng)過(guò)程在熱力學(xué)上有利時(shí)也是如此。極少的C0氧化催化劑在室溫或更低溫度下具有活性。有利的是，可用于針對(duì)C0進(jìn)行呼吸防護(hù)的催化劑在低溫下能起作用。已知在低溫下氧化CO的兩類(lèi)催化劑包括過(guò)渡金屬氧化物(主要是Cu、Mn和/或Co的混合氧化物)與負(fù)載型貴金屬催化劑?；艏永厥且环N廣泛使用的用于在低溫下氧化CO的過(guò)渡金屬氧化物。霍加拉特是錳和銅的混合氧化物，其在第一次世界大戰(zhàn)期間由U.S.BureauofMinesandtheChemicalWarfareServiceoftheU.S.Army.開(kāi)發(fā)[參見(jiàn)文獻(xiàn)Lamb，Bray，andFrazer，/.i;^,f/^.C力e瓜，12，213(1920)]?；艏永丶词乖诘椭?20°C的溫度下對(duì)CO氧化也具有非常高的活性?；艏永氐闹饕秉c(diǎn)是它氧化CO的能力會(huì)被空氣中的水蒸汽快速破壞。這意味著裝有霍加拉特催化劑的呼吸器過(guò)濾裝置必須在該過(guò)濾裝置入口側(cè)設(shè)有干燥劑床。呼吸器過(guò)濾裝置的使用壽命是由干燥劑床的容量與效率決定的。即使是設(shè)計(jì)用于在高呼吸速率下短期使用(30分鐘)的過(guò)濾裝置也需要體積比催化劑床自身體積大的干燥劑床?；艏永乜蓮腃amsChemicalCompany(315FifthStreet,Peru,Illinois61354USA)商購(gòu)獲得，商品名為Carulite300。'人們對(duì)負(fù)載型鉑族金屬(最通常為Pt、Pd、Rh、Ru和工r)催化氧化CO的方法已有多年的了解。然而，這些催化劑大部分僅僅在15(TC左右的溫度下具有活性。近年來(lái)，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出在低溫下起作用的負(fù)載型鉑族金屬催化劑。除了鉑族金屬外，這些催化劑也可以包含所謂的"可還原金屬氧化物"，例如Sn(X、Ce(X與Fe0x。據(jù)信，可還原氧化物提供了解離性吸附02的部位，從而促進(jìn)CO在低溫下氧化。美國(guó)專(zhuān)利No.4,536,375與英國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)GB2,141,349討論了這些催化劑及其在呼吸防護(hù)裝置中的使用。這種類(lèi)型的低溫CO氧化催化劑可從MolecularProductsLtd(MillEnd，Thaxted，EssexCM62LT，UnitedKingdom)商購(gòu)獲得，商品名為Sofnocat423。這種催化劑包含鉑、鈀和Sn02。這些鉬基催化劑對(duì)水蒸汽的耐受性比霍加拉特強(qiáng)得多。然而，該催化劑在相對(duì)濕度(RH)高和CO入口濃度低的情況下工作將導(dǎo)致水蒸汽在催化劑載體(通常為氧化鋁或硅膠)的微孔內(nèi)發(fā)生毛細(xì)管凝結(jié)。這會(huì)使其活性慢慢損耗，因?yàn)檫M(jìn)入催化劑活性部位的通道被凝結(jié)水阻斷。這些催化劑的最嚴(yán)重的缺點(diǎn)是，需要對(duì)昂貴的鉑族金屬采用高的擔(dān)載量才能滿(mǎn)足針對(duì)CO的呼吸防護(hù)要求。人們已經(jīng)觀察到，位于可還原氧化物載體上的、由超細(xì)金粒構(gòu)成的納米島在低溫下對(duì)CO氧化具有極高的活性。在環(huán)境溫度至低溫的條件下，最佳的金催化劑針對(duì)CO氧化所具有的活性大大高于已知的活性最強(qiáng)的增強(qiáng)型鉑族金屬催化劑的活性。金也比鉑便宜得多。但是，具有催化活性的金與上文討論的鉑族金屬催化劑有很大的差別。當(dāng)把用于制備負(fù)載型鉑族金屬催化劑的標(biāo)準(zhǔn)工藝用于金時(shí)，會(huì)得到?jīng)]有活性的CO氧化催化劑。因此，已開(kāi)發(fā)出不同的技術(shù)來(lái)將細(xì)微的金粒沉積在多種載體上。即使這樣，高活性的金催化劑仍難以重復(fù)性地制備。已證明，這些技術(shù)從小規(guī)模的實(shí)驗(yàn)室制備放大到更大的批量生產(chǎn)也是有困難的。這些技術(shù)性難題已極大地阻礙了金催化劑的工業(yè)性應(yīng)用。這一點(diǎn)讓人頗感遺憾，因?yàn)槿绻皇悄菢樱鸫呋瘎┰诃h(huán)境溫度或低溫下對(duì)CO氧化所具有的極高活性以及對(duì)高水蒸汽含量的耐受性，就可以使得它們成為用于呼吸防護(hù)過(guò)濾裝置和需要氧化CO的其他應(yīng)用中的優(yōu)異備選物。因?yàn)槌?xì)的金顆粒通常移動(dòng)性極強(qiáng)并具有大的表面能，因此超細(xì)的金顆粒容易凝結(jié)。這種凝結(jié)傾向使超細(xì)的金難以處理。由于金的催化活性隨金的粒度增大而傾向于降低，因此也不期望發(fā)生凝結(jié)。這一問(wèn)題對(duì)金來(lái)說(shuō)相對(duì)獨(dú)特，并且對(duì)其他貴金屬(如鉑(Pt)與鈀(Pd))的影響要小得多。因此，期望開(kāi)發(fā)出將超細(xì)的金顆粒以均勻分散的狀態(tài)沉積并固定在載體上的方法。最近，在各種載體上沉積具有催化活性的金的已知方法己由Bond與Thompson(參見(jiàn)文獻(xiàn)G.C.BondandDavidT.Thompson，GoldBulletin,2000，33(2)41)進(jìn)行了概括，其包括(i)共沉淀法，其中通過(guò)添加堿(例如碳酸鈉)使載體與金的前體從溶液中(可能以氫氧化物的形式)析出；(ii)沉積-沉淀法，其中通過(guò)增大pH值將金的前體沉淀到預(yù)先形成的載體的懸浮物上，以及(iii)Iwasawa方法，其中使金-膦絡(luò)合物(例如，[Au(PPh3)]N03)與剛沉淀的載體前體發(fā)生反應(yīng)。諸如使用膠體、接枝以及氣相沉積之類(lèi)的其他方法，也已獲得不同程度的成功。然而，這些方法都遇到了由文獻(xiàn)Wolf和Schuth，AppliedCatalysisA:General,2002，226(1-2)1-13(以下稱(chēng)為Wolf等人的文章)適當(dāng)描述的困難。Wolf等人的文章中提到"[a]盡管在出版物中很少提及，但是高活性金催化劑的再現(xiàn)性通常很低卻是公知的。"對(duì)這些方法的再現(xiàn)性問(wèn)題所舉出的原因包括難以控制金的粒度；一些離子(例如CI)造成催化劑中毒；這些方法不能控制納米級(jí)尺寸的金顆粒的沉積；活性金在基底孔隙中的損耗；有時(shí)需要進(jìn)行熱處理來(lái)活化催化劑；熱處理使某些催化部位失活；缺乏對(duì)金的氧化態(tài)的控制；以及由于堿的加入所導(dǎo)致的金溶液水解的不均勻性。簡(jiǎn)而言之，金具有作為催化劑的巨大潛力，但處理具有催化活性的金所遇到的困難已嚴(yán)重制約了商業(yè)上可利用的金基催化劑體系的開(kāi)發(fā)。德國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)DE10030637Al描述了使用PVD技術(shù)將金沉積在載體介質(zhì)上。但是該文獻(xiàn)中描述的載體介質(zhì)只是在不會(huì)使介質(zhì)具有納米級(jí)孔隙的條件下制成的陶瓷鈦酸鹽。因此，該文獻(xiàn)沒(méi)有指出用納米多孔介質(zhì)來(lái)負(fù)載使用PVD技術(shù)沉積的具有催化活性的金的重要性。國(guó)際PCT專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)W099/47726與W097/43042提供了多種載體介質(zhì)、具有催化活性的金屬和/或在載體介質(zhì)上設(shè)置具有催化活性的金屬的方法。然而，這兩篇文獻(xiàn)也沒(méi)有意識(shí)到使用納米多孔介質(zhì)作為經(jīng)PVD沉積的具有催化活性的金的載體的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)際上，W099/47726列出了許多缺乏納米級(jí)孔隙的優(yōu)選載體。直到不久前，使用具有催化活性的金的高效多相催化劑體系與相關(guān)方法才在以下受讓人共同待審的專(zhuān)利申請(qǐng)中有所描述美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No.10/948，012(其代理人案巻號(hào)為58905US003,標(biāo)題為CATALYSTS,ACTIVATINGAGENTS，SUPPORTMEDIA，ANDRELATEDMETHODOLOGIESUSEFULFORMAKINGCATALYSTSYSTEMSESPECIALLYWHENTHECATALYSTISDEPOSITEDONTOTHESUPPORTMEDIAUSINGPHYSICALVAPORDEPOSITION(特別是在采用物理氣相沉積法在載體介質(zhì)上沉積催化劑時(shí)適用于制備催化劑體系的催化劑、活化劑、載體介質(zhì)與相關(guān)方法)，申請(qǐng)人為L(zhǎng)arryBrey等人，并且提交于2004年9月23日)，以及美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No.11/275,416(其代理人案巻號(hào)為60028US003，標(biāo)題為HETEROGENEOUS，COMPOSITE，CARBONACEOUSCATALYSTSYSTEMANDMETHODSTHATUSECATALYTICALLYACTIVEGOLD(使用具有催化活性的金的多相復(fù)合型含碳催化劑體系及方法)，申請(qǐng)人為JohnT.Brady等人，并且提交于2005年12月30日)，這些專(zhuān)利申請(qǐng)的全文各自以引用的方式并入本文(以下簡(jiǎn)稱(chēng)受讓人共同待審的專(zhuān)利申請(qǐng))。這些催化劑體系對(duì)CO氧化提供了優(yōu)異的催化性能。代表性的實(shí)施例提供了這樣的金基催化劑體系，該體系對(duì)所發(fā)生的CO作用的變化表現(xiàn)出有利的快速響應(yīng)。代表性的實(shí)施例也提供了針對(duì)CO的持久長(zhǎng)效的防護(hù)。金基催化劑體系仍然需要進(jìn)一步改進(jìn)。具體地講，希望提供高活性、低壓降(AP)的催化劑介質(zhì)。低的壓降是有利的，因?yàn)閷⒘黧w輸送通過(guò)催化體系所需的能量更少。因此，能量源可以更小、成本更低、重量更輕、更容易制造與維護(hù)、更為持久等。低壓降在許多催化應(yīng)用中將是非常有利的，所述催化應(yīng)用例如為涉及具有機(jī)械式和/或動(dòng)力式氣體管理體系的氧化催化劑體系的應(yīng)用。這些應(yīng)用的例子包括便攜式動(dòng)力型個(gè)人防護(hù)裝置和用于車(chē)輛、建筑物、燃料電池PROX體系等的集體防護(hù)體系。根據(jù)一種方法，通過(guò)采用承載較細(xì)的金的顆粒作為催化劑可以獲得增強(qiáng)的活性。據(jù)信，較細(xì)的顆粒傾向于提供所需的增強(qiáng)的活性，這至少在一定程度上是由較小的顆粒具有較大的表面積所導(dǎo)致的。然而，通過(guò)小顆粒同時(shí)獲得低AP和增強(qiáng)的活性是有沖突的。小顆粒由于在填充床中產(chǎn)生高的壓降而不能用作填充床構(gòu)造中的實(shí)用物質(zhì)。簡(jiǎn)而言之，低AP往往是以催化活性為代價(jià)而獲得，反之亦然。因此，為了提供高活性、低壓降(AP)的催化劑介質(zhì)，必須攻克重大的技術(shù)難題，在將催化活性的金負(fù)載在非常細(xì)的顆粒上時(shí)尤其是如此。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供高活性、低壓降的催化劑體系。本發(fā)明的實(shí)施方式可概括為，具有催化活性的金屬(例如金)被直接或間接地負(fù)載在與流動(dòng)通道相聯(lián)系的表面上。催化活性物質(zhì)被設(shè)置在通道的側(cè)壁上或側(cè)壁內(nèi)，使得承載金的顆粒與被輸送穿過(guò)通道以經(jīng)受催化劑處理的流體流保持流體連通。即使催化活性物質(zhì)可能僅僅設(shè)置在這種表面上，其對(duì)流經(jīng)所述通道的流體的催化處理也能達(dá)到驚人的程度。在優(yōu)選的實(shí)施例中，催化活性物質(zhì)是具有催化活性的金屬(例如金)，并被沉積在顆粒狀載體上，所述顆粒狀載體進(jìn)而被設(shè)置在與流動(dòng)通道相聯(lián)系的表面上。有利的是，并且尤其是在使用金的情況下，使用PVD技術(shù)使具有催化活性的金屬沉積在具有足夠細(xì)小尺寸的納米級(jí)表面特征(如納米級(jí)孔隙等)的載體上，以便有助于用有效保持金的催化活性的方式固定尺寸細(xì)小的金簇。這種載體可以由包含一種或多種不同類(lèi)型的顆粒的組分形成。載體的尺寸可以非常小，但不會(huì)過(guò)分影響壓降特性。當(dāng)顆粒狀載體得自?xún)煞N或更多種組分顆粒時(shí)，可以將它們混合，組裝成客體/主體結(jié)構(gòu)(如下文所述)，使其聚集、凝聚和/或以其他方式組裝以形成所需的顆粒狀載體。這些顆粒組分可以是規(guī)則的形狀、樹(shù)枝狀、非樹(shù)枝狀、針狀等。當(dāng)兩種或更多種組分顆粒被組裝成較大的結(jié)構(gòu)，從而形成所得的顆粒狀載體時(shí)，有利的是，至少部分保留至少一種顆粒組分的顆粒性質(zhì)。這有助于形成所需的納米級(jí)表面特征。為了形成具有可有效幫助固定尺寸細(xì)小的金材料的納米級(jí)特征的表面，希望這些顆粒組分中的一種或多種具有納米級(jí)孔隙(如供給時(shí)那樣)。作為另外一種選擇，可以在一種或多種顆粒被組裝成所需的顆粒狀載體結(jié)構(gòu)時(shí)產(chǎn)生具有納米級(jí)孔隙的納米級(jí)表面特征。其表面紋理具有與所需金簇尺寸相當(dāng)?shù)募{米級(jí)維度(如深度、寬度和/或高度)的表面也可以提供適當(dāng)?shù)募{米級(jí)特征。例如，如果希望金簇在任何維度上具有的尺寸在約0.5nm至約50nm、優(yōu)選為約lnm至約10nm、更優(yōu)選為約2nm至5nm的范圍內(nèi)，則表面紋理應(yīng)具有與之相當(dāng)?shù)某叽?。承載催化劑的納米多孔顆粒被設(shè)置在一個(gè)或多個(gè)流動(dòng)通道的側(cè)壁上或側(cè)壁內(nèi)，使得承載催化劑的納米多孔顆粒與流經(jīng)通道以經(jīng)受催化劑處理的流體流保持流體連通。可選的是，通道側(cè)壁優(yōu)選地帶有電荷(如靜電電荷或駐極體電荷)，以便有助于將承載催化劑的顆粒保持在側(cè)壁上?？蛇x的是，可以以有利于顆粒與側(cè)壁之間吸引的方式對(duì)承載催化劑的顆粒進(jìn)行充電。所得的催化劑體系具有非常高的催化活性，并能夠表現(xiàn)出非常低的壓降特性，即使是在被處理的流體流的流速很高的情況下也是如此。而且，由于催化劑體系具有開(kāi)放的通道，因此與傳統(tǒng)的過(guò)濾體系或填充床相比，其產(chǎn)生污垢(堵塞)的可能性也更小。這類(lèi)催化劑體系具有廣泛的應(yīng)用。這些應(yīng)用包括針對(duì)個(gè)人、車(chē)輛與建筑物防護(hù)的C0去除；用于內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化的催化劑和催化劑載體；作為氫化催化劑；碳?xì)浠衔锏难趸?；水或HA的生產(chǎn)；氨的氧化；精細(xì)化學(xué)合成；用于檢測(cè)與測(cè)量氣體和蒸汽的傳感器；以及用于其他氧化反應(yīng)(例如柴油機(jī)廢氣中含碳煙塵的氧化與有機(jī)化合物的選擇性氧化)的催化劑。在熱電聯(lián)產(chǎn)/一氧化碳治理過(guò)程中使用配有熱交換元件的本發(fā)明的高流量型催化劑體系有可能開(kāi)發(fā)利用C0的催化氧化所產(chǎn)生的熱。例如，金基催化劑體系適合作為針對(duì)不飽和與飽和烴的催化氧化(尤其是蒸汽或氣相反應(yīng))的催化劑體系。術(shù)語(yǔ)烴的含義是指不飽和或飽和烴，例如烯烴或烷烴。烴還可以包含諸如N、0、P、S或鹵素等雜原子。要被氧化的有機(jī)化合物可以是無(wú)環(huán)的、單環(huán)的、雙環(huán)的或多環(huán)的化合物，并且可以是單烯鍵式、雙烯鍵式或多烯鍵式化合物。帶有兩個(gè)或更多個(gè)雙鍵的化合物中的雙鍵可以是共軛的或非共軛的。本發(fā)明的催化劑體系適用于PR0X應(yīng)用，在此應(yīng)用中需要相對(duì)于氫選擇性地氧化C0。經(jīng)催化處理的富氫原料可以用作氫燃料電池的原料。在這些應(yīng)用中，可以按照下述專(zhuān)利文獻(xiàn)中的方法制備具有催化活性的顆粒，所述專(zhuān)利文獻(xiàn)為受讓人共同待審的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)No.60/773，866(代理人案巻號(hào)60293US002,提交于2006年2月15日，標(biāo)題為SelectiveOxidationofCarbonMonoxideRelativetoHydrogenUsingCatalyticallyActiveGold(使用具有催化活性的金相對(duì)于氫進(jìn)行的一氧化碳選擇性氧化)，署名發(fā)明人包括LarryA.Brey)以及美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)No.60/774，045(代理人案巻號(hào)61525US002,提交于2006年2月15日，標(biāo)題為CatalyticallyActiveGoldSupportedonThermallyTreatedNanoporousSupports(負(fù)載在經(jīng)熱處理的納米多孔載體上的具有催化活性的金)，署名發(fā)明人包括LarryA.Brey)，這些專(zhuān)利文獻(xiàn)各自的全文出于各種目的以引用的方式并入本文。本發(fā)明的催化劑適用于在汽車(chē)車(chē)廂空氣凈化情況下從氣流中去除CO的這種苛刻應(yīng)用。在這種應(yīng)用中，遇到的氣體體積大，并且流速高。因此，車(chē)廂空氣在催化劑上的停留時(shí)間短暫，該時(shí)間小于0.05秒，并且甚至小于0.03秒。通常，所遇到的CO的濃度水平較低，一般低于200ppm。本發(fā)明的催化劑在這些條件下顯示具有非常優(yōu)良的性能，并且可用于范圍廣泛的客運(yùn)車(chē)輛或船舶的艙室空氣凈化的多種結(jié)構(gòu)中。除了壓降較低外，我們的體系還有這樣一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，g卩，能夠利用非常小的催化顆粒。通常，人們發(fā)現(xiàn)由于小顆粒具有較大的表面積，因此其活性更高。遺憾的是，由于這些顆粒具有極高的壓降，因此它們?cè)谔畛浯矘?gòu)造中是無(wú)用的。例如，我們的負(fù)載型催化劑在潮濕空氣的流速為約64LPM(公升/分鐘)的條件下顯示出AP值為〈0.4mm水柱或更低的同時(shí)，其還具有超高的活性。在一個(gè)實(shí)施例中，用約18克本發(fā)明的非常小的具有催化活性的顆粒填充3M品牌的高氣流量(HAF)盤(pán)，然后在64Lpm(CO3600ppm)的條件下進(jìn)行測(cè)試。該具有催化活性的HAF盤(pán)顯示出C0轉(zhuǎn)化為C02的轉(zhuǎn)化率為99.9+%。使用12X20目催化劑顆粒的相同質(zhì)量的62cii^填充床在轉(zhuǎn)化率相同的條件下產(chǎn)生的壓降大于15腿水柱。本發(fā)明的催化劑體系非常靈活，并且能與其他類(lèi)型的機(jī)械過(guò)濾器、填充床等結(jié)合使用，同時(shí)不增加系統(tǒng)的能量需求。在一些實(shí)施例中，這類(lèi)附加的過(guò)濾介質(zhì)可以設(shè)置在集成系統(tǒng)的上游，以幫助防護(hù)本發(fā)明的催化劑免受其他污染物污染、中毒等。在一個(gè)方面，本發(fā)明涉及催化劑體系，包括流體導(dǎo)管，其具有限定流動(dòng)通道的至少一部分的內(nèi)表面；以及多個(gè)具有催化活性的顆粒，其被設(shè)置在所述內(nèi)表面的至少一部分上，所述顆粒包含金催化劑。在另一方面，本發(fā)明涉及催化劑體系，包括-流體導(dǎo)管，其具有限定流動(dòng)通道的至少一部分的內(nèi)表面；以及多個(gè)具有催化活性的復(fù)合顆粒，其被設(shè)置在所述內(nèi)表面的至少一部分上，所述復(fù)合顆粒具有包含多個(gè)客體顆粒與多個(gè)主體顆粒的客體/主體結(jié)構(gòu)，其中催化劑被設(shè)置在所述客體顆粒上。在另一方面，本發(fā)明涉及催化劑體系，其包括流體導(dǎo)管的陣列，每個(gè)流體導(dǎo)管均具有限定流動(dòng)通道的至少一部分的內(nèi)表面；以及金催化劑，其被設(shè)置在所述導(dǎo)管的內(nèi)表面的至少一部分上。在另一方面，本發(fā)明涉及一種制備催化劑體系的方法，其包括以下步驟提供多個(gè)包含金催化劑的具有催化活性的顆粒；提供流體導(dǎo)管，其具有限定流動(dòng)通道的至少一部分的內(nèi)表面；以及使所述顆粒負(fù)載在所述內(nèi)表面的至少一部分上。在另一方面，本發(fā)明涉及一種制備催化劑體系的方法，包括以下步驟提供多個(gè)具有催化活性的復(fù)合顆粒，其具有包含多個(gè)客體顆粒與多個(gè)主體顆粒的客體/主體結(jié)構(gòu)，其中催化劑被設(shè)置在客體顆粒上；提供流體導(dǎo)管，其具有限定流動(dòng)通道的至少一部分的內(nèi)表面；以及使復(fù)合顆粒負(fù)載在所述內(nèi)表面的至少一部分上。在另一方面，本發(fā)明涉及一種對(duì)物質(zhì)進(jìn)行催化氧化的方法，其包括以下步驟提供根據(jù)本發(fā)明的催化劑體系；和使包含所述物質(zhì)的流體在一定條件下流經(jīng)該體系，其中該條件使得所述物質(zhì)的至少一部分被氧化。圖1為本發(fā)明的代表性催化劑表面(上文引用的受讓人共同待審的專(zhuān)利申請(qǐng)中的實(shí)例3中的材料)的橫截面的TEM圖像。圖2為進(jìn)行使具有催化活性的金沉積在載體上的PVD過(guò)程所使用的裝置的示意性透視圖。圖3為圖2所示裝置的示意性側(cè)視圖。圖4示意性地示出為了評(píng)價(jià)對(duì)CO氧化反應(yīng)的催化特性而被使用以使待測(cè)樣品與CO作用的測(cè)試系統(tǒng)。圖5示出本發(fā)明的復(fù)合顆粒的掃描電鏡圖，其中納米多孔二氧化鈦顆粒及其聚集體被涂覆在碳主體顆粒上。圖6示出本發(fā)明的復(fù)合顆粒的掃描電鏡圖，其中納米多孔二氧化鈦顆粒及其聚集體被涂覆在碳主體顆粒上。圖7示出本發(fā)明中復(fù)合顆粒的掃描電鏡圖，其中納米多孔二氧化鈦顆粒及其聚集體被涂覆在碳主體顆粒上，其中已使用PVD技術(shù)將金沉積在二氧化鈦上。圖8為示出實(shí)例4至實(shí)例7中所述的催化劑催化CO的效果的圖。圖9為示出在實(shí)例1所列的條件下，CO入口濃度的階躍變化的影響的圖。圖10為示出實(shí)例2的結(jié)果的圖。圖11為示出實(shí)例3的結(jié)果的圖。圖12為示出比較例A的結(jié)果的圖。圖13為示出實(shí)例9的結(jié)果的圖。圖14示意性地示出本發(fā)明的具有催化活性的導(dǎo)管系統(tǒng)的實(shí)施例。圖15示意性地示出包含圖14所示的具有催化活性的導(dǎo)管陣列的催化劑體系。圖16示意性地示出本發(fā)明的導(dǎo)管系統(tǒng)的透視圖，其中外殼的一部分被取下，以便能看到布置在內(nèi)部的陣列。圖17為圖16中采用的具有催化活性的導(dǎo)管陣列的一部分的示意性透視圖。具體實(shí)施例方式以下描述的本發(fā)明的實(shí)施例并非旨在窮舉本發(fā)明或?qū)⒈景l(fā)明限制為以下具體實(shí)施方式中所公開(kāi)的精確形式。相反，選擇和描述這些實(shí)施例是為了使本領(lǐng)域中的其他技術(shù)人員能領(lǐng)會(huì)和理解本發(fā)明的原理和實(shí)施過(guò)程?，F(xiàn)在，將在采用具有催化活性的金作為具有催化活性的物質(zhì)的背景下對(duì)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，但應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明也可以單獨(dú)地或以組合方式使用其他的催化活性物質(zhì)。我們發(fā)現(xiàn)，將具有催化活性的金屬(例如金)表面沉積/涂覆在具有納米級(jí)表面特征的納米多孔介質(zhì)上會(huì)提供具有優(yōu)異性能的催化劑體系。例如，在使用金的情況下，顯示出這些納米級(jí)特征有助于固定金，從而抑制金發(fā)生聚集(否則，可能會(huì)導(dǎo)致性能下降)。在對(duì)具有納米多孔表面的材料進(jìn)行TEM研究時(shí)直接觀察到的尺寸較小的金顆粒，以及催化劑在空氣存在的條件下將C0轉(zhuǎn)化為C02的能力測(cè)定時(shí)所表現(xiàn)出的較高的催化活性，都證明尺寸極小的金顆粒和金簇的這種穩(wěn)定性。否則，如果金沒(méi)有被固定，則其傾向于聚集成較大的團(tuán)粒并喪失催化活性。有利的是，使用PVD技術(shù)，金也會(huì)很容易地以催化活性狀態(tài)沉積在納米多孔載體上，而不需要附加的熱活化或其他的活化處理。在本發(fā)明的實(shí)施中，為了形成這類(lèi)納米級(jí)的特征，有利的是，負(fù)載具有催化活性的金的顆粒狀載體具有納米級(jí)孔隙。納米級(jí)孔隙通常是指載體中的孔的寬度為約100nm或更小，該寬度更通常在約lnm至約30nm范圍內(nèi)。通過(guò)透射電子顯微鏡(TEM)分析可以觀察到載體材料中的納米孔，以及測(cè)量出相應(yīng)的納米孔尺寸。重要的是，要注意載體材料只需在鄰近載體的表面區(qū)域的外體積(例如，與所沉積的金的滲透深度相對(duì)應(yīng)的外體積)中具有納米級(jí)孔隙，當(dāng)通過(guò)瞄準(zhǔn)式PVD技術(shù)沉積金時(shí)尤其是由此。優(yōu)選的是，納米孔延伸的深度等于或大于通過(guò)這類(lèi)PVD技術(shù)沉積的金原子的滲透深度。載體的納米多孔性質(zhì)還可以通過(guò)由(例如)ASTMStandardPracticeD4641-94中所述的技術(shù)來(lái)表征，在ASTMStandardPracticeD4641-94中，用氮解吸附等溫線來(lái)計(jì)算催化劑與催化劑載體在約1.5至lOOnm的范圍內(nèi)的孔尺寸分布。在使用這種方法的情況下，當(dāng)采用從ASTMD4641-94(其全部?jī)?nèi)容以引用方式并入本文)得到的數(shù)據(jù)運(yùn)用下式計(jì)算時(shí)，優(yōu)選載體所具有的尺寸范圍為1至10nm的納米孔(其體積對(duì)應(yīng)于金的滲透深度)的總?cè)萘看笥谳d體材料所具有的尺寸在1至100nm范圍內(nèi)的孔的總體積的20%(即，用下列公式計(jì)算，結(jié)果大于約0.20)。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage18</formula>其中NPC是指納米級(jí)孔隙容量；CPv。是指孔徑為n的孔的累積孔體積，以cm7g為單位；以及n為以納米為單位的孔徑。在代表性的實(shí)施例中，用于形成本發(fā)明載體材料的納米微粒成分可以本身就具有納米級(jí)孔隙。作為另外一種選擇，提供的納米顆?？梢允菬o(wú)孔的，但能經(jīng)過(guò)聚集、涂覆、化學(xué)或熱處理等使其具有以納米級(jí)孔隙為特征的外表面。例如，代表性的方法包括將納米微粒材料(例如凝膠和具有納米顆粒尺寸的膠體)吸附在較大的主體材料的表面上，以形成具有所需納米級(jí)孔隙的復(fù)合材料；使材料表面上的金屬醇鹽或金屬鹽水解，以形成具有納米級(jí)孔隙的材料；以及使材料表面上的金屬(如鋁、鈦、錫、銻等)薄涂層氧化，以形成具有納米級(jí)孔隙的材料。在最后一種情況下，金屬薄膜可以通過(guò)物理氣相法來(lái)沉積，并且可以通過(guò)干燥或濕潤(rùn)的空氣進(jìn)行氧化，以在基質(zhì)上產(chǎn)生納米顆粒的薄膜。在優(yōu)選實(shí)施例(其中納米顆粒包括二氧化鈦顆粒、二氧化鈦顆粒的聚集體或由此類(lèi)聚集體形成的簇)中，二氧化鈦納米顆粒本身可以包含一些在lnm至5nm范圍內(nèi)的納米孔。代表性的二氧化鈦納米顆粒團(tuán)聚體可以包括尺寸在1至10nm范圍內(nèi)的非常細(xì)小的納米孔。聚集體結(jié)構(gòu)往往還包括另外的更大(例如在10至30nm的范圍內(nèi))的孔。通過(guò)使納米顆粒聚集體堆積成更大的簇，還會(huì)形成在30至100nm范圍內(nèi)的更大的孔。這些聚集體所形成的結(jié)構(gòu)也可以?xún)A向于包括甚至更大的孔，其尺寸在0.1微米至2微米的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在O.1微米至l.O微米的范圍內(nèi)，并且最優(yōu)選在O.l微米至0.5微米的范圍內(nèi)。這些聚集體所形成的載體材料有利地具有較大的孔，其含量為納米微粒介質(zhì)體積的20至70%，優(yōu)選為納米微粒介質(zhì)體積的30至60%，并且最優(yōu)選為納米微粒介質(zhì)體積的35至50%。較大孔的體積百分比可以通過(guò)本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知的SEM和壓汞法進(jìn)行測(cè)量。因此，除了納米級(jí)孔隙外，基質(zhì)顆粒還可任選地具有如工UPACCompendiumofChemicalTechnology,2dedition(1997)的適用條款中定義的微孔性、中孔性和/或大孔性特征?？梢垣@得的活性炭或氧化鋁載體顆粒的典型群體包括(例如)納米孔隙性、微孔性、中孔性與大孔性的組合。通過(guò)具有在數(shù)個(gè)尺寸級(jí)別上的孔，可以制成活性極高的催化劑，其既可負(fù)載非常細(xì)小的金顆粒，又容易讓作用氣體接觸到活性的金部位。這些結(jié)構(gòu)中較大的孔在允許通過(guò)PVD方法將金沉積至多孔二氧化鈦基質(zhì)的一定深度這一方面是特別重要的。除多孔性特征外，本發(fā)明的載體介質(zhì)還優(yōu)選包括一種或多種另外的特征。例如，載體介質(zhì)的優(yōu)選實(shí)施例的特征是多相(例如雙相)的表面。多相是指表面具有多于一個(gè)的相。我們的數(shù)據(jù)顯示當(dāng)金沉積在多相表面上時(shí)，催化活性會(huì)提高。盡管不希望受到束縛，但據(jù)信，位于表面上的所得的相邊界似乎有助于使金穩(wěn)定。本文所述的并且本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的TEM研究可用于判定表面是否為雙相。據(jù)信，這些相邊界在納米尺度上非常均勻地分散，從而有助于使邊界有效地固定金。顆粒狀載體介質(zhì)可以具有各種范圍的任何尺寸。作為一般性指導(dǎo)原則，顆粒狀載體的尺寸有利地在約0.5nm至約1000微米的范圍內(nèi)。優(yōu)選的是更細(xì)的顆粒，例如顆粒尺寸在約0.5nm至約35nm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在約3nm至約15nm的范圍內(nèi)，并且最優(yōu)選在約3nm至約8nm的范圍內(nèi)。這些尺寸較細(xì)的顆粒優(yōu)選具有通過(guò)BET測(cè)量的高的表面積。表面積優(yōu)選大于約50mVg，更優(yōu)選大于約150m7g，并且最優(yōu)選大于約300m7g。在代表性的實(shí)施例中，這類(lèi)尺寸細(xì)小的納米顆粒本身可以包括或不包括納米級(jí)孔隙，但它們可以聚集形成更大的納米多孔聚集體結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)還可以進(jìn)一步形成更大的聚集體簇。這些聚集體簇的顆粒尺寸通?？梢栽?.2微米至3微米的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在0.2微米至1.5微米的范圍內(nèi)，并且最優(yōu)選在0.2微米至1.0微米的范圍內(nèi)。在代表性的實(shí)施例中，由聚集顆粒形成的簇進(jìn)一步負(fù)載在下述的主體材料上。本發(fā)明的材料尤其可采用的是這樣一種構(gòu)造，該構(gòu)造涉及使用經(jīng)處理的納米顆粒的團(tuán)聚體，其中納米顆粒團(tuán)聚體被堆積成具有多模態(tài)(如雙模態(tài)或三模態(tài))的孔分布的層?？捎糜诒景l(fā)明的納米多孔聚集體結(jié)構(gòu)與聚集體簇可以通過(guò)(例如)納米顆粒溶膠與分散體的受控聚集來(lái)形成?？梢栽谒眉{米顆粒的等電點(diǎn)或其附近(如約2個(gè)pH單位以?xún)?nèi))，通過(guò)對(duì)納米顆粒進(jìn)行機(jī)械分散來(lái)實(shí)現(xiàn)受控聚集。如本領(lǐng)域中熟知的那樣，受控聚集還可以通過(guò)提高分散介質(zhì)的離子強(qiáng)度或通過(guò)添加絮凝劑來(lái)引起?？梢允褂眠@類(lèi)細(xì)小顆粒是本發(fā)明的鮮明優(yōu)點(diǎn)。通常，人們認(rèn)為細(xì)小顆粒比較粗大的顆粒能提供更高的活性，但這是以體系產(chǎn)生更高的流體流動(dòng)阻力為代價(jià)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在本發(fā)明中，顆粒涂覆在流動(dòng)通道的側(cè)壁表面上，但顆粒涂層厚度僅僅在相應(yīng)通道的總橫截面積中占很小的百分比。因此獲得與較細(xì)小顆粒相關(guān)的高活性。另外，由于顆粒涂覆在流動(dòng)通道的至少一部分側(cè)壁上，同時(shí)流動(dòng)通道是暢通無(wú)阻的，因此穿過(guò)體系的AP(壓降)非常低。令人驚奇的還有，在代表性的實(shí)施模式中，當(dāng)(l)只有承載顆粒的通道壁具有催化活性，并且(2)通道體積的大部分是開(kāi)放無(wú)阻的，以及(3)通道的長(zhǎng)度相對(duì)較短時(shí)，通過(guò)這類(lèi)通道的流體流中的一氧化碳污染物可以被十分徹底地催化氧化。例如，下面的實(shí)例描述了本發(fā)明的實(shí)施例，其中承載具有催化活性的金的復(fù)合納米多孔顆粒涂覆在通道的壁上，所述通道的長(zhǎng)度只有約2cm，并且橫截面積為約2mm2。涂覆在這類(lèi)通道側(cè)壁上的顆粒厚度為大約0.05mm。因此，納米級(jí)尺寸的涂層占通道體積的比例可以忽略不計(jì)。除該涂層之外，通道是開(kāi)放無(wú)阻的。'傳統(tǒng)的觀點(diǎn)認(rèn)為，這種催化方法是無(wú)效的。具體地講，因?yàn)樵谌我粫r(shí)刻只有一小部分流經(jīng)通道的流體接觸涂層(即，更多的是朝向遠(yuǎn)離側(cè)壁的通道中間區(qū)域流動(dòng)的流體可能沒(méi)有機(jī)會(huì)接觸側(cè)壁)，并且因?yàn)榇┻^(guò)2cm長(zhǎng)的通道的停留時(shí)間相對(duì)較短，因此當(dāng)流經(jīng)這樣的通道時(shí)，流體中只有一小部分CO污染物會(huì)被催化氧化。然而，非常令人驚奇的是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在優(yōu)選的實(shí)施方式中，流體流在流經(jīng)這些通道時(shí)，超過(guò)CO含量99%的CO可以被催化氧化。此外，這種催化活性可以持續(xù)較長(zhǎng)的時(shí)間。即使這類(lèi)實(shí)施例中只有通道側(cè)壁承載有催化活性物質(zhì)，全部流體也都經(jīng)受了催化處理。納米多孔顆粒狀載體介質(zhì)可以得自包含一種或多種顆粒組分的成分。為了形成顆粒狀載體，這些顆粒組分可以被混雜、聚集、凝聚、聚結(jié)、組裝為客體/主體結(jié)構(gòu)等。尤其優(yōu)選的載體是具有客體/主體結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料，其可以通過(guò)將細(xì)小顆粒(如上所述)吸附或粘附在相對(duì)較大的顆粒上來(lái)制備。相對(duì)細(xì)小的物質(zhì)在本文中是指"客體"材料，而相對(duì)較大的載體材料在本文中是指"主體"材料。作為一種選擇，具有催化活性的金可以在客體材料與主體材料結(jié)合之前沉積在客體材料上。作為另外一種選擇，具有催化活性的金可以在復(fù)合材料形成過(guò)程中或形成之后沉積在所得的客體/主體復(fù)合材料上。這種客體/主體復(fù)合結(jié)構(gòu)會(huì)形成明顯更大的總的外表面積，同時(shí)還保留了所期望的較粗顆粒的氣體流通性質(zhì)，即低的壓降。此外，通過(guò)在構(gòu)建這些復(fù)合顆粒時(shí)使用較小的納米多孔顆粒，也可以使用便宜的、不具有納米級(jí)孔隙的較粗顆粒。因此，由于催化劑床的大部分容積被便宜的基礎(chǔ)的較粗顆粒填充，所以，可以制備非常便宜的高活性的催化劑顆粒?？腕w顆?？梢砸约{米顆粒的納米多孔聚集體的形式存在。這些納米多孔聚集體顆粒具有的中值粒度可以在約0.2微米至約3微米的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在約0.2微米至約1.5微米的范圍內(nèi)，并且最優(yōu)選在約0.2微米至約1.0微米的范圍內(nèi)?？腕w顆粒和/或聚集的客體顆粒會(huì)在主體顆粒上形成納米多孔的、暴露的高表面積的涂層，以用于氣相沉積金。如圖5與圖6所示，包含作為客體材料涂覆在碳主體顆粒上的二氧化鈦顆粒與二氧化鈦聚集體的客體/主體實(shí)施例的SEM圖像顯示出多種級(jí)別的孔隙率。圖7示出采用沉積金的PVD技術(shù)沉積在這類(lèi)顆粒上的金。在某些情況下，客體和/或主體材料具有納米級(jí)孔隙，并且在形成客體/主體結(jié)構(gòu)時(shí)，至少保留一些這種納米級(jí)孔隙。在其他情況下，客體與主體材料本身可以不具有較多量的納米級(jí)孔隙。然而，可以將客體材料涂覆在主體材料上，使得到的客體涂層具有納米級(jí)孔隙。例如，可以將相對(duì)細(xì)小的二氧化鈦納米顆粒沉積在主體顆粒(例如氧化鋁、碳等)上。二氧化鈦顆粒可以不具有顯著的納米級(jí)孔隙。然而，通過(guò)采用本發(fā)明的原理，二氧化鈦以一定的方式被涂覆在主體上，該方式使得二氧化鈦涂層包括二氧化鈦顆粒的聚集體和由這類(lèi)聚集體形成的簇，其中二氧化鈦的顆粒性質(zhì)仍然能至少部分地被辨別出來(lái)。即使二氧化鈦顆粒不具有所需程度的納米級(jí)孔隙率，這些顆粒的聚集體和/或聚集體簇也會(huì)具有所需的納米級(jí)孔隙率。優(yōu)選的是，更可用的客體顆粒包括尺寸較細(xì)小的納米顆粒，這些納米級(jí)顆?？梢元?dú)立存在，或者以聚集體、聚集體簇等形式存在，以形成客體。例如，一種或多種客體顆?？梢砸约{米微粒的形式存在，并且其中值粒度可獨(dú)立地在約3rnn至約35nm范圍內(nèi)，更優(yōu)選為約3nm至約15nm，并且最優(yōu)選為約3nm至約8nm?？腕w顆粒優(yōu)選具有用BET測(cè)量的高的表面積。該表面積優(yōu)選大于約50mVg，更優(yōu)選大于約150m7g，并且最優(yōu)選大于約300m7g。因?yàn)檫@些客體顆粒的聚集體或聚集體簇可具有納米級(jí)孔隙，所以單獨(dú)的客體顆?？梢跃哂谢虿痪哂屑{米級(jí)孔隙。在主體材料中包括顆粒組分的實(shí)施例中，一種或多種主體顆粒大于待用的客體顆粒，并且其具有的中值粒度通常獨(dú)立地在3微米至約1000微米范圍內(nèi)，更優(yōu)選在約5微米至約500微米的范圍內(nèi)。然而，在某些應(yīng)用中可以使用更大的主體顆粒。在此范圍內(nèi)，也期望主體顆粒與客體顆粒的相對(duì)尺寸適于形成有序的混合物。因此，優(yōu)選的是，主體顆粒與客體顆粒的體積平均粒度之比大于約3:1，更優(yōu)選大于約10:1，并且更優(yōu)選大于約20:1。因?yàn)樵诳梢蕴峁┧璩潭鹊募{米級(jí)孔隙率的優(yōu)選實(shí)施例中，復(fù)合材料還將進(jìn)一步與客體材料結(jié)合，因此主體材料不一定但可以(如果需要)具有納米級(jí)孔隙?？梢愿鶕?jù)目前或以后實(shí)施的常規(guī)操作以任何合適的方式測(cè)量粒度。根據(jù)一種方法，可以通過(guò)檢測(cè)TEM信息來(lái)測(cè)定粒度。優(yōu)選的是，用采用干粉進(jìn)樣模塊的激光衍射粒度分析儀(例如MalvernMastersizerX)進(jìn)行粒度測(cè)量。采用這種技術(shù)得出的測(cè)量結(jié)果會(huì)記錄用等價(jià)球體體積表示的粒度分布曲線。所記錄的數(shù)值是體積與被測(cè)顆粒的計(jì)算體積相等的球體的直徑。例如，可以根據(jù)分布曲線中體現(xiàn)出的信息確定DIO、D50與D90值。D10值是指這樣的直徑，其中分布曲線的面積的10%等于或小于該值。D50與D90的值是分別以類(lèi)似的方式針對(duì)50%與90%而確定的。在本說(shuō)明書(shū)中，除另有說(shuō)明外，提到粒度時(shí)都是指D50(平均粒度)。在本發(fā)明的實(shí)施中，有多種顆粒成分都可以作為形成顆粒狀載體的合適組分。代表性的實(shí)例包括含碳材料、含硅材料(例如二氧化硅)、金屬化合物(例如金屬氧化物)以及它們的組合等。代表性的金屬氧化物包括以下金屬中的一種或多種的氧化物鎂、鋁、欽、釩、鉻、錳、鈷、鎳、銅、鋅、鎵、鍺、鍶、釔、鋯、鈮、鉬、锝、釕、銠、鈀、銀、鎘、銦、鐵、錫、銻、鋇、鑭、鉿、鉈、鎢、錸、鋨、銥和鉑。含碳物質(zhì)的實(shí)例包括活性炭和石墨。合適的活性炭顆?？梢匝苌远喾N原料，包括煤、椰子、泥炭、任何來(lái)源的任何活性炭、這些材料中的至少兩種的組合等。優(yōu)選的載體介質(zhì)實(shí)施例可以選自氧化鋁、二氧化鈦、二氧化鈦-氧化鋁、活性炭、二元氧化物(例如霍加拉特(CuMri204))、分子篩等。在這些物質(zhì)中，氧化鋁、二氧化鈦與活性炭是尤其優(yōu)選的載體材料。活性炭、二氧化鈦與氧化鋁被發(fā)現(xiàn)有納米多孔性的形式，因此這些形式是優(yōu)選的載體材料。使用活性炭是有利的，因?yàn)槌诵纬删哂写呋钚缘妮d體，炭還可用作有害氣體的吸附劑。根據(jù)傳統(tǒng)的實(shí)施方式，可增強(qiáng)過(guò)濾性能的附加的浸漬劑也易于結(jié)合在含碳材料中(下面進(jìn)一步描述)?；钚匝趸X也是優(yōu)選的載體材料，因?yàn)樗浅Ｄ屠匣湍蜔?。一般?lái)講，當(dāng)催化劑體系將在高溫下使用時(shí)，希望本發(fā)明的催化劑體系由包含氧化鋁載體的成分制成。另外，包含活性炭的載體在許多實(shí)施例中是優(yōu)選的，因?yàn)樗鼈兺ǔ＞哂休^長(zhǎng)的使用壽命。在顆粒狀載體具有客體/主體結(jié)構(gòu)的那些實(shí)施例中，多種這類(lèi)材料可以單獨(dú)地或以組合的形式用作主體材料。優(yōu)選的主體材料包括氧化鋁、活性炭、硅鋁酸鹽、硅酸鹽、過(guò)渡金屬氧化物和它們的組合等。優(yōu)選氧化鋁和活性炭。優(yōu)選的主體顆粒的實(shí)例包括可以用商品名"KurarayGG"從KurarayChemical株式會(huì)社(Japan)商購(gòu)獲得的活性炭。該材料包含IUPAC所定義的微孔、中孔和大孔。該材料包含碳酸鉀，但鹵化物含量低。該材料衍生自椰子。本發(fā)明的客體材料優(yōu)選包括納米多孔顆粒或粉末，這些顆?；蚍勰┛梢酝ㄟ^(guò)物理粘附、化學(xué)粘附、靜電粘附或以其他方式涂覆在主體材料的全部或部分表面上，或與主體材料的全部或部分表面結(jié)合。客體顆粒的代表性實(shí)例包括二氧化鈦(優(yōu)選的是，其中二氧化鈦的至少一部分為銳鈦礦晶體形式)、氧化鋅、二氧化鈰、氧化鐵、氧化鋁、氧化錫、氧化硅、源自溶膠-凝膠的小顆粒、納米多孔的細(xì)小粒度的沸石、具有高的表面積的氣凝膠顆粒和它們的組合等。優(yōu)選的是二氧化鈦。一般來(lái)講，可以使用多種方法構(gòu)建復(fù)合載體介質(zhì)。在一種方法中，將納米多孔客體顆粒與一種或多種溶液形式的附著劑混合，然后將該混合物與較粗的主體顆粒組合。如果較粗的顆粒是多孔的，可以通過(guò)對(duì)多孔的較大顆粒進(jìn)行始潤(rùn)，來(lái)引入小顆粒-附著劑溶液混合物。如果較大顆粒不是多孔的，可將小顆粒-附著劑溶液混合物與較粗的顆?；旌?，并可以在混合的同時(shí)或之后將溶液中的液體去除。在任一種情況下，在將納米多孔的小粒度材料、附著劑和較粗顆?；旌喜⒁后w從溶液中去除之后，將混合物干燥、以及可任選地進(jìn)行煅燒或其他熱處理，以形成含有粘附在較粗大顆粒表面上的較小的納米多孔顆粒的復(fù)合顆粒。選擇的煅燒溫度低于使納米多孔顆粒損失孔隙率的溫度。一般來(lái)講，煅燒溫度在約20(TC至約80(TC的范圍內(nèi)。一般來(lái)講，優(yōu)選的是低溫。將樣品充分加熱至附著劑與顆粒之間形成結(jié)合，但溫度不能高到明顯改變涂層的納米多孔性質(zhì)的程度。以100重量份的客體材料計(jì)算，附著劑的加入量通常為約O.l至約50重量份。附著劑的實(shí)例包括堿金屬鹽、部分水解的金屬絡(luò)合物(例如部分水解的醇鹽)、含水的金屬羥基氧化物納米顆粒以及其他金屬鹽。但是，包含碳的樣品通常在比較溫和的溫度(如12(TC至140°C)下進(jìn)行加熱。作為制備復(fù)合載體介質(zhì)的另一種構(gòu)造方法，可以用部分水解的醇鹽溶液、堿金屬鹽溶液或納米級(jí)顆粒尺寸的膠態(tài)金屬氧化物以及羥基氧化物作為附著劑，將客體顆粒粘附在主體顆粒上。部分水解的醇鹽溶液可以通過(guò)溶膠-凝膠領(lǐng)域中熟知的方法制備。可用的金屬醇鹽包括鈦、鋁、硅、錫、釩的醇鹽以及這些醇鹽的混合物。堿金屬鹽包括鈦和鋁的硝酸鹽以及羧酸鹽。納米級(jí)顆粒尺寸的膠態(tài)材料包括鋁、鈦的氧化物膠體與羥基氧化物膠體，以及硅、錫與釩的氧化物膠體。作為另一種構(gòu)造方法，可以通過(guò)物理混合客體和主體材料來(lái)制備客體-主體復(fù)合物。這可以采用涉及到機(jī)械混合和/或靜電混合的技術(shù)進(jìn)行。作為這種混合的結(jié)果，客體組分和主體組分傾向于締合成所需的有序混合物，其中客體材料基本上均勻地覆蓋在主體材料的表面上，或客體材料以其他方式與主體材料的表面結(jié)合?？扇芜x的是，雖然含有極少或沒(méi)有溶劑的干混法能夠形成合適的復(fù)合物，但是用于制備有序混合物的成分中可以包含一種或多種液體成分。盡管不希望受到束縛，但是據(jù)信，客體材料可以與主體材料發(fā)生物理的、化學(xué)的和/或靜電的相互作用，從而形成有序的混合物。有序混合物及制備這類(lèi)混合物的方法在Pfeffer等人的"SynthesisofengineeredParticulateswithTailoredPropertiesUsingDryParticleCoating"(PowderTechnology117(2001)40—67)、以及Hersey的"OrderedMixing:ANewConceptinPowderMixingPractice"(PowderTechnology,11(1975)41-44)中有所描述，它們均以引用方式并入本文。本發(fā)明提供在所需載體上的具有催化活性的金，以形成本發(fā)明的多相催化體系。眾所周知，金是一種淡黃色的、相對(duì)惰性的貴金屬。然而，在納米級(jí)范圍內(nèi)，金的特性發(fā)生顯著的變化，其中金變得具有高度的催化活性。與其他金屬催化劑相比，在諸如環(huán)境條件下的CO氧化反應(yīng)、NO還原反應(yīng)以及不飽和烴的環(huán)氧化反應(yīng)與氫氯化反應(yīng)之類(lèi)的反應(yīng)中，金催化劑顯示出高的反應(yīng)性。在優(yōu)選的實(shí)施例中，具有催化活性的金可以通過(guò)一種或多種必備的特征(包括大小、顏色和/或電學(xué)特性)進(jìn)行辨認(rèn)。一般來(lái)講，如果金樣品具有這些必需的特征中的一種或多種(優(yōu)選具有這些特征中的兩種或更多種)，則被認(rèn)為在本發(fā)明的實(shí)施中具有催化活性。納米級(jí)的大小是與具有催化活性的金相關(guān)的最關(guān)鍵的必需特征，因?yàn)榻鸬拇呋钚栽诤艽蟪潭壬先Q于金樣品是否具有納米級(jí)的厚度尺寸(例如，粒徑、纖維直徑、膜厚度等)。具有較小尺寸的團(tuán)粒(在文獻(xiàn)中也稱(chēng)為簇)傾向于具有更高的催化活性。隨著尺寸增大，催化活性迅速降低。因此，具有催化活性的金的優(yōu)選實(shí)施例的納米級(jí)尺寸可以在寬泛的范圍內(nèi)，而當(dāng)需要較高活性時(shí)，更優(yōu)選較小的尺寸。作為一般性的指導(dǎo)原則，具有催化活性的金的顆?；虼氐某叽缭诩s0.5nm至約50nm的范圍內(nèi)，優(yōu)選地在約l腿至約10nm的范圍內(nèi)。優(yōu)選的是，金的尺寸在任何方向上均不超過(guò)約2nm至約5nm。據(jù)技術(shù)文獻(xiàn)報(bào)道，尺寸在約2nm至約3nm范圍內(nèi)時(shí)金的催化活性最強(qiáng)。如本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員所熟知的并且如本文所述，單個(gè)的金納米級(jí)顆粒的尺寸能夠通過(guò)TEM分析而確定。關(guān)于顏色，較大尺寸范圍的金為淡黃色。然而，在其中金具有催化活性的納米級(jí)尺寸范圍內(nèi)，金的顏色在白光下觀察時(shí)變成淡紅-粉紅色，隨后變成淺紫的藍(lán)色，但非常小的金簇和金表面物質(zhì)可能是無(wú)色的。這類(lèi)無(wú)色物質(zhì)可具有非常高的催化活性，并且這類(lèi)無(wú)色物質(zhì)常常伴有一些有色的納米級(jí)金顆粒。因此，確定金樣品的顏色是否包含明顯的淡紅的粉紅色至淺紫的藍(lán)色成分和/或無(wú)色可以表明樣品是否可能具有催化活性。在載體上提供的具有催化活性的金的量可以在寬的范圍內(nèi)變化。然而，從實(shí)施的角度考慮，當(dāng)選擇所需的重量擔(dān)載時(shí)，考慮并平衡多個(gè)因素是有益的。例如，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施，當(dāng)具有催化活性的金被設(shè)置在納米多孔載體上時(shí)具有高活性。因此，只要非常低的重量擔(dān)載就能獲得良好的催化性能。這是值得慶幸的，因?yàn)榻鸷馨嘿F。由于經(jīng)濟(jì)上的原因，期望為了獲得所需程度的催化活性所使用的金不超過(guò)合理的量。另外，由于采用PVD沉積時(shí)，納米級(jí)的金具有高度的移動(dòng)性，所以如果由于金聚集成大的團(tuán)粒而使用過(guò)多的金，則可能損失催化活性。考慮到這些因素，并作為一般性指導(dǎo)原則，基于載體與金的總重量而言，載體上金的擔(dān)載重量?jī)?yōu)選在0.005至5重量％的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在0.005至2,重量％的范圍內(nèi)，并且最優(yōu)選在0.005至1.5重量％的范圍內(nèi)。當(dāng)載體是兩種或更多種組分的復(fù)合物(如通過(guò)在一種或多種主體顆粒上設(shè)置多個(gè)(一種或多種)客體顆粒而形成的復(fù)合物)時(shí)，載體的總重量是指得到的復(fù)合物的總重量。PVD技術(shù)與在載體上沉積具有催化活性的金是非常兼容的。金自然地濺射，在具有納米級(jí)孔隙的載體表面上形成具有催化活性的納米級(jí)顆粒和簇。據(jù)信，金主要以單質(zhì)形式沉積，但也可以存在其他氧化狀態(tài)。盡管金是易動(dòng)的并且在表面的低能量部位傾向于聚集，但在本發(fā)明的實(shí)施中，載體的納米多孔特性與優(yōu)選使用的活化劑有助于固定金，從而有助于保持沉積的金簇分離并優(yōu)選地為不連續(xù)的。這有助于保持催化活性，否則如果金聚集成較大尺寸的團(tuán)粒，則催化活性可能受到損失。如果需要，作為一種選擇，也可在載體的部分或全部表面上形成非常薄的納米級(jí)厚度的金膜，同時(shí)注意隨著薄膜厚度的增加，催化活性會(huì)降低。即使可以形成這類(lèi)具有催化活性的薄膜，但是不連續(xù)的、分離的金簇往往具有高得多的催化活性，并且在大部分應(yīng)用中是優(yōu)選的。據(jù)信，在催化性納米級(jí)顆粒中低配位的金是有益的。低配位的金是指Au，其中n的平均值在l至100范圍內(nèi)，優(yōu)選為約2至20。不希望受理論的束縛，我們認(rèn)為非常小的金簇的催化活性至少在一定程度上與低配位缺陷有關(guān)，并且這些缺陷能提供儲(chǔ)存電荷的部位，這些電荷可以從基礎(chǔ)載體和/或其他來(lái)源轉(zhuǎn)移過(guò)來(lái)。因此，考慮到這些缺陷和機(jī)理，本發(fā)明的多相催化劑優(yōu)選包括下列一個(gè)或多個(gè)特征(a)金與相應(yīng)的缺陷主要位于基礎(chǔ)載體的表面上；(b)n的平均值大于約2;以及(C)在實(shí)施時(shí)盡可能是，金簇是隔離的，但彼此之間又是靠近的(在約lnm至約2nm或更小的距離內(nèi))。雖然這類(lèi)特征可能與較小尺寸的金簇有關(guān)，但可能主要在較大金簇的臺(tái)階或邊緣處發(fā)現(xiàn)這類(lèi)特性。除了金，還可以將一種或多種其他催化劑設(shè)置在相同的載體上和/或與含金的載體混雜的其他載體上。實(shí)例包括銀、鈀、鉑、銠、釕、鋨、銅、銥等中的一種或多種。使用時(shí)，可以從與金源靶相同或不同的靶源將這些催化劑共沉積在載體上。作為另外一種選擇，這類(lèi)催化劑可以在金之前或之后被設(shè)置在載體上。需要熱處理來(lái)活化的其他催化劑可以有利地被涂覆在載體上，并在沉積金之前進(jìn)行熱處理。在某些情況下，諸如Rh、Pd與Pt等催化劑可以根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行沉積，并且在沒(méi)有金存在的情況下用作催化劑。本發(fā)明的多相催化劑體系可任選地結(jié)合一種或多種活化劑，以提高體系的催化性能。如本文所使用的活化劑通常是指當(dāng)其與催化劑一起被結(jié)合在體系中時(shí)，通常自身沒(méi)有催化作用，但可提高催化劑性能的任何成分。在優(yōu)選的實(shí)施例中，活化劑可以在金沉積之前、期間或之后結(jié)合在所需的載體中。優(yōu)選的是，在金的沉積之前進(jìn)行這種結(jié)合操作。在包含設(shè)置在主體材料上的客體材料的復(fù)合載體材料的情況下，可以將活化劑結(jié)合在主體材料和/或客體材料中。本發(fā)明的一類(lèi)優(yōu)選的活化劑包括一種或多種金屬鹽。水溶性鹽(例如堿金屬鹽和/或堿土金屬鹽)是便宜而易得的，并且在實(shí)施本發(fā)明時(shí)，容易被結(jié)合在催化體系中。重要的是，已發(fā)現(xiàn)這些鹽是金基催化劑的有效活化劑，尤其是當(dāng)用于活化納米多孔碳載體介質(zhì)時(shí)更是如此。使具有催化活性的金的PVD沉積與載體介質(zhì)的在先活化分開(kāi)進(jìn)行，是在使用碳介質(zhì)載體時(shí)用活化鹽對(duì)金基催化作用進(jìn)行活化的這種改進(jìn)能夠得以體現(xiàn)的關(guān)鍵。很明顯，這類(lèi)金屬鹽的使用提高了催化性能，但提高催化性能的確切機(jī)理還不清楚。雖然不希望受到束縛，但是據(jù)信，金屬陽(yáng)離子與載體表面的作用促進(jìn)了金的固定(例如，通過(guò)形成多相表面來(lái)實(shí)現(xiàn))禾口/或金屬陽(yáng)離子起到電子受體的作用或以某種方式參與到系列催化反應(yīng)中。金屬陽(yáng)離子還可以形成吸附水的部位，以便提供水來(lái)加強(qiáng)催化反應(yīng)。金屬鹽的實(shí)例包括堿金屬或堿土金屬(例如鋰、鉀、鈉、鎂、鈣和/或鋇)的鹽。其他金屬包括Cs、Rb等。也可以使用這些金屬鹽的任意組合。在7""些實(shí)施例中，活化劑包含至少一種堿金屬鹽和至少一種堿土金屬鹽，其中堿金屬鹽與堿土金屬鹽的重量比在約1:19至約19:1的范圍內(nèi)，優(yōu)選在約1:3至約3:1的范圍內(nèi)。金屬鹽可以包括任何合適的平衡陰離子。其實(shí)例包括硝酸根、氫氧根、乙酸根、碳酸根和它們的組合等。碳酸根或氫氧根是尤其優(yōu)選的陰離子，因?yàn)樗鼈儼踩⒍曳奖闾幚聿⑶铱梢孕纬苫钚院芨叩妮d體。如果包含硝酸根陰離子，則有利的是，將基質(zhì)煅燒至足夠高的溫度，以分解硝酸根陰離子從而活化載體。碳酸根與堿金屬或堿土金屬結(jié)合使用時(shí)更有效。因此，本發(fā)明優(yōu)選的活化劑包含碳酸鹽、并且更優(yōu)選包含堿金屬碳酸鹽或堿土金屬碳酸鹽。例如，碳酸鉀非常有效，尤其是用在具有金催化劑的活性炭上時(shí)更是如此，而在具有其他類(lèi)型載體(如氧化鋁)的體系中其也是有效的。碳酸鉀能活化碳-金體系這一事實(shí)令人非常驚訝。首先，在不存在碳或其他納米多孔載體的情況下，將金沉積在K2C03上會(huì)形成具有非常低(如果有的話(huà))的催化活性的體系。另外，在不存在K2C03的情況下，將金沉積在活性炭上也形成具有非常低(如果有的話(huà))的催化活性的體系。然而，當(dāng)這三種成分結(jié)合時(shí)，將產(chǎn)生非常有效的催化體系。實(shí)際上，發(fā)現(xiàn)這樣一種簡(jiǎn)單并且有效的制備作為具有催化活性的金的載體的活性炭的制備方法是一項(xiàng)重大的成果。有數(shù)據(jù)顯示硫酸鉀是一種不好的活化劑，這使得碳酸鹽的優(yōu)點(diǎn)顯得很突出，但據(jù)信，如果浸漬有硫酸鉀的載體在沉積金之前經(jīng)受了熱處理，則載體的性能會(huì)得以改善。另外，碳酸鉀和本文提及的多種其他的鹽極易溶解于水溶液中。經(jīng)PVD將金沉積在基質(zhì)上的方法使得包含金和這類(lèi)活化劑的體系易于制得。不能對(duì)水溶性活化劑(例如K2C03)使用傳統(tǒng)的水性浸漬法或沉淀方法。這是因?yàn)樗鼈儠?huì)溶解于水溶劑，并被水溶劑從載體介質(zhì)中洗掉。另一類(lèi)有利的活化劑種類(lèi)包括醇鹽物質(zhì)，尤其是上文所述的在孔隙少的主體顆粒上形成納米多孔表面特征時(shí)所述的物質(zhì)。優(yōu)選的醇鹽包括Ti和Al的醇鹽。醇鹽物質(zhì)與一種或多種上述的水溶性鹽結(jié)合使用是有利的。當(dāng)兩種物質(zhì)一起使用時(shí)，它們可以同時(shí)或按任何順序相繼浸漬在載體表面上，但優(yōu)選的是，醇鹽物質(zhì)在鹽的浸漬之后再浸漬到載體上。在一種代表性的過(guò)程中，將水溶性鹽浸漬到載體上，隨后將載體進(jìn)行干燥并可任選地進(jìn)行煅燒。然后，將醇鹽浸漬到客體顆粒上，將產(chǎn)物進(jìn)行水解、干燥并可任選地進(jìn)行煅燒。如此制備后，把金沉積在被活化的載體上。在我們的TEM研究中，顯示出使用醇鹽作為浸漬劑/活化劑會(huì)改變載體的晶體結(jié)構(gòu)。具體地講，接近載體表面的載體顆粒結(jié)構(gòu)看起來(lái)比核心區(qū)域精細(xì)得多，并且比其他未使用醇鹽制備的相同體系精細(xì)得多。在大部分實(shí)例中，這種結(jié)構(gòu)改性滲入載體的深度比金深得多，如50nm或更深。在某些情況下，可以輕易觀察到被改性的表面區(qū)域與未被改性的核心區(qū)域之間的界限。并非所有的醇鹽在任何條件下都能起作用。例如，如實(shí)例中所述，當(dāng)將Ti和Al的醇鹽結(jié)合在催化體系中時(shí)，發(fā)現(xiàn)它們能提高催化性能。然而，在這些制劑中用Zr基醇鹽替代的話(huà)，體系對(duì)CO氧化的催化能力沒(méi)有顯示出任何提高。同樣，一些水溶性鹽活化劑，尤其是硫酸鹽、草酸鹽和磷酸鹽，在我們的一些研究中沒(méi)有表現(xiàn)出活化性能，但據(jù)信，煅燒經(jīng)浸漬的載體可以改善至少硫酸鹽與草酸鹽的性能。盡管不希望受到束縛，但據(jù)信，這些種類(lèi)的易于配位的陰離子會(huì)以削弱表面固定金的能力的方式影響載體的表面電荷。另外，硫酸根和草酸根陰離子在合理的煅燒溫度下容易分解，這就解釋了我們認(rèn)為煅燒會(huì)加強(qiáng)這些物質(zhì)的活化性質(zhì)的原因。同樣，并非所有多孔載體在對(duì)其他載體介質(zhì)起作用的同樣的條件下都容易被活化。例如，當(dāng)用對(duì)氧化鋁、碳、二氧化硅、霍加拉特等有效的方式處理某些沸石(如Y型鈉沸石)時(shí)，會(huì)形成很差的載體介質(zhì)。甚至在用鹽活化時(shí)，當(dāng)把對(duì)氧化鋁起作用的方法用于沸石介質(zhì)時(shí)，卻觀察其到對(duì)C0氧化的催化活性很低甚至沒(méi)有。已知沸石具有更有序的結(jié)構(gòu)，并且沒(méi)有其他氧化物的缺陷。在本發(fā)明中發(fā)現(xiàn)硅質(zhì)巖、無(wú)鋁型的ZSM-5型沸石具有良好的作用。因此，對(duì)某些用作載體介質(zhì)的沸石材料而言，優(yōu)選的是以某種方式處理它們的表面，以提高其表面固定金的能力。在多相催化劑體系中使用的活化劑的量可以在很寬的范圍內(nèi)變化，并且將取決于多種因素，包括活化劑的性質(zhì)、加入到體系中的金的量、載體的性質(zhì)等。一般來(lái)講，如果使用的活化劑過(guò)少，就不會(huì)充分獲得使用活化劑的潛在有益效果。另一方面，超過(guò)一定的量后，使用額外的活化劑也不可能提供顯著的額外的有益效果，并且會(huì)在某種程度上破壞催化性能。因此，作為建議性的指導(dǎo)原則，本發(fā)明的代表性實(shí)施例可以包含的活化劑的量可占活化劑與載體的總重量的0.25重量％至15重量％，優(yōu)選占1重量％至5重量％。當(dāng)一種或多種水溶性鹽與一種或多種醇鹽材料結(jié)合使用時(shí)，水溶性鹽與醇鹽成分的摩爾比在1:100至100:1的范圍內(nèi)，優(yōu)選為1:5至5:1?？梢酝ㄟ^(guò)多種不同的方法將活化劑結(jié)合在多相催化劑體系中。在某些情況下，要使用的載體自身可以包含合適的活化劑。例如，衍生自椰子殼的活性炭天然地包含碳酸鉀組分。這種活性炭無(wú)需額外的活化成分即能提供極佳的用于金催化劑的載體。我們已經(jīng)證實(shí)使用源自椰子殼的活性炭的有益效果，以及使用碳酸鉀作為活化劑的有益效果。KurarayGC炭與KurarayGG炭都衍生自椰子殼。KurarayGG炭是包含碳酸鉀的天然生成的炭。KurarayGC炭與其類(lèi)似，不同的是它被酸洗過(guò)，然后又用水充分沖洗以除去碳酸鉀和其他酸以及水溶性組分。當(dāng)采用PVD將金沉積在這兩種炭上時(shí)，衍生自KurarayGG炭(包含碳酸鉀)的體系是非常好的CO氧化催化劑，尤其是在較潮濕的條件下更是如此。另一方面，衍生自KurarayGC炭(基本沒(méi)有碳酸鉀)的體系在干燥或潮濕環(huán)境中對(duì)CO氧化的催化活性都很低。此外，如果洗滌KuramyGG炭以除去鉀鹽，則所得體系的催化功能明顯受損。如果在金沉積之前用活化劑浸漬被洗滌過(guò)的KurarayGG炭，尤其是如果在金沉積之前將浸漬后的炭進(jìn)行熱處理(下面進(jìn)一步描述)，則可以再次恢復(fù)其催化活性。對(duì)采用物理氣相沉積得到的沉積在KurarayGG炭顆粒上的金進(jìn)行的TEM(透射電子顯微)試驗(yàn)顯示出在載體的直接表面和與載體表面直接鄰近的孔中存在納米級(jí)顆粒與原點(diǎn)(原點(diǎn)是非常小的金簇)。正如從透射電子顯微照片中看到的那樣，金以納米級(jí)顆粒與非常小的簇的形式存在。在碳的表面上呈線性、項(xiàng)鏈狀圖案的金顆粒取向表明，金顆粒優(yōu)先在碳中的小凹槽與裂隙狀孔中形成。相同區(qū)域的暗視野圖像清楚地示出富含金的條紋。在TEM圖像上可以清楚地看到金沉積的均勻性。通過(guò)TEM觀察到的金簇小至lnm或更小，并且大到約5nm。富集金的凹槽或條紋寬約7mn,并且長(zhǎng)約50至100nm。還有包含極細(xì)小的金陣列的富含金的區(qū)域(在暗視野圖像中看起來(lái)為紗幕狀的明亮區(qū)域)。目前還不清楚為什么這些區(qū)域雖然在性質(zhì)上十分接近晶體、但卻沒(méi)有聚結(jié)成金的單晶。盡管不希望受到理論的束縛，但有關(guān)碳酸鉀性能的一種可能的解釋是碳酸鉀提供了可吸附水的位點(diǎn)。實(shí)際上，在某些情況下，我們發(fā)現(xiàn)金催化劑在存在水分的情況下更具活性。與KurarayGG炭不同，許多其他可取的載體并非天然地包含活化劑。因此，在某些情況下，可能需要將包含一種或多種組分的活化劑結(jié)合到所需的載體中。這類(lèi)結(jié)合可以通過(guò)任何所需的方式進(jìn)行。始潤(rùn)浸漬是一種適用的技術(shù)，并且在下面的實(shí)例中描述使用溶液浸漬的例子。簡(jiǎn)而言之，始潤(rùn)浸漬包括在混合條件下將包含所需活化劑的溶液緩慢添加到干燥的載體顆粒上。一般來(lái)講，添加溶液直至飽和，并且需要避免加入過(guò)量的溶液。這類(lèi)溶液通常是含水的，并且溶液中每種活化劑的濃度通常在約0.2M至約1.0M的范圍內(nèi)。如果要添加的活化劑多于一種，則它們可以一起加入、分別加入或以交疊的方式加入。浸漬后，將顆粒進(jìn)行干燥，并且可選地進(jìn)行煅燒(熱處理)。在本發(fā)明的任何實(shí)施例中，催化劑體系還可以結(jié)合一種或多種試劑，來(lái)增強(qiáng)體系的過(guò)濾能力。在多個(gè)實(shí)施例中，這類(lèi)試劑是以一種或多種可以結(jié)合在納米多孔載體介質(zhì)中的浸漬劑的形式存在。在其中納米多孔載體介質(zhì)具有客體/主體復(fù)合結(jié)構(gòu)的那些實(shí)施例中，這類(lèi)浸漬劑可以被結(jié)合在客體材料和/或主體材料中。最優(yōu)選的是，尤其是當(dāng)主體材料包含含碳物質(zhì)(例如活性炭顆粒)時(shí)，浸漬劑應(yīng)至少被結(jié)合在含碳物質(zhì)中。浸漬劑的實(shí)例包括一種或多種金屬、金屬合金、金屬間化合物、和/或包含Cu、Zn、Mo、Cr、Ag、Ni、V、W、Co中的一種或多種的化合物、以及它們的組合等。然而，由于六價(jià)鉻被確認(rèn)為潛在的致癌物，因此本發(fā)明的催化劑體系優(yōu)選地不含可檢測(cè)量的Cr(VI)，并且更優(yōu)選不含可檢測(cè)的任何價(jià)態(tài)的鉻，因?yàn)榇嬖阢t的其他形式(如Cr(IV))可能會(huì)被氧化為C:r(VI)的風(fēng)險(xiǎn)。金屬通常以鹽的形式進(jìn)行浸漬，并且在某些浸漬模式中也可以轉(zhuǎn)化為其他形式，如可能是氧化物。選擇哪一種或哪些過(guò)渡金屬化合物結(jié)合在催化劑體系中，取決于所需的過(guò)濾能力范圍，因?yàn)槊恳环N不同的過(guò)渡金屬往往會(huì)提供針對(duì)特定空氣污染物的防護(hù)。例如，當(dāng)與Cu浸漬劑結(jié)合使用時(shí)，Cr、Mo、V或W.分別獨(dú)立地幫助濾除空氣流中的氣體(例如，氯化氰和氰化氫)。代表性的催化劑體系顆?？梢园?.1至10重量％的一種或多種包含Mo、V、W和/或Cr的浸漬劑。由于鉻的潛在毒性，優(yōu)選使用Mo、v禾n/或w材料。在本說(shuō)明書(shū)以及隨附的權(quán)利要求書(shū)中，除非另有說(shuō)明，否則浸漬劑的重量%是基于浸漬顆粒的總重量來(lái)計(jì)算的。Cu往往有助于濾除空氣流中的多種氣體，例如HCN、H2S、酸性氣體等。代表性的過(guò)濾介質(zhì)顆?？梢园?.1至15重量％的一種或多種含有Cu的浸漬劑。各種形式的Zn往往有助于濾除空氣流中的HCN、氯化氰、氰與NH3。本發(fā)明代表性的過(guò)濾介質(zhì)顆?？梢园?至20重量％的一種或多種含有Zn的浸漬劑。Ag往往有助于濾除空氣流中的含砷氣體。銀起催化作用，并且在過(guò)濾操作中通常不會(huì)被消耗。因此，過(guò)濾介質(zhì)顆?？梢园鄬?duì)少的催化量(如約0.01至1重量％，優(yōu)選為0.1重量％)的一種或多種含有Ag的浸漬劑。Ni和CO各自獨(dú)立地有助于濾除空氣流中的HCN。代表性的過(guò)濾介質(zhì)顆粒可以包含0.1至15重量％的一種或多種含有Ni的浸漬劑和/或含有Co的浸漬劑。除了一種或多種包含過(guò)渡金屬的浸漬劑外，第一基質(zhì)顆粒(多個(gè))可任選地包含一種或多種其他類(lèi)型的浸漬劑。例如，在顆粒的制造過(guò)程中，浸漬溶液中的氨或銨鹽不僅有助于增加過(guò)渡金屬化合物的溶解度，并且剩余的被吸附的量還有助于除去空氣流中的酸性氣體。硫酸鹽被認(rèn)為有助于控制過(guò)濾介質(zhì)在使用過(guò)程中的pH值。例如，當(dāng)硫酸銨被浸漬在基質(zhì)(例如碳)上并在145'C下干燥肘會(huì)形成酸式硫酸鹽。酸式硫酸鹽具有足以與氨反應(yīng)的酸性，從而有利于從空氣流或其他氣體流中除去氨氣。在整個(gè)浸漬與干燥過(guò)程中，強(qiáng)酸性的銨鹽在干燥過(guò)程中浸漬碳，這樣不會(huì)損壞所形成的堿性氧化物/氫氧化物浸漬劑。這延長(zhǎng)了包含所得的浸漬碳的柱子針對(duì)氨的使用壽命。代表性的過(guò)濾介質(zhì)顆?？梢园?.1至10重量％、優(yōu)選為2.5至4.5重量％的硫酸鹽。水分有利于幫助從空氣流中除去酸性氣體。因此，可任選的是，第一過(guò)濾介質(zhì)顆粒(多個(gè))可以包含最多約15重量％、優(yōu)選為約6至12重量％的水?？梢愿鶕?jù)傳統(tǒng)的實(shí)施方式將浸漬劑結(jié)合在催化劑體系中。這類(lèi)浸漬劑通常以鹽、氧化物、碳酸鹽等形式被提供，并且通過(guò)溶液工藝、升華工藝、流化床工藝等進(jìn)行浸漬。優(yōu)選的是，在金沉積之前進(jìn)行這類(lèi)浸漬。這類(lèi)工藝的代表性技術(shù)在文獻(xiàn)中已有大量的描述，所述文獻(xiàn)包括本文
背景技術(shù)：
部分中引用的專(zhuān)利文獻(xiàn)與學(xué)術(shù)文獻(xiàn)。優(yōu)選在浸漬其他材料、用室少一種客體材料涂覆主體材料或結(jié)構(gòu)(使用時(shí)針對(duì)主體/客體復(fù)合結(jié)構(gòu)而言)、干燥以及可任選的煅燒之后，通過(guò)PVD技術(shù)進(jìn)行金的沉積。出于多種原因，將浸漬與金的沉積分別進(jìn)行會(huì)具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。首先，如果經(jīng)過(guò)溶液浸漬將金添加到顆粒中，則會(huì)限制可以使用的活化劑種類(lèi)。例如，HAuCl4是一種由于價(jià)格相對(duì)較低而在溶液法中經(jīng)常使用的含金物質(zhì)，它具有非常強(qiáng)的酸性，從而與堿性活化劑(例如優(yōu)選的堿金屬鹽與堿土金屬鹽)不相容。在使用堿性的金物質(zhì)的情況下，水性浸漬往往會(huì)洗掉一些所需的活化離子。因此，與活化劑的浸漬分開(kāi)，接著通過(guò)PVD(—種非溶液方法)沉積金是顯著的工藝特征，其可以使金更容易與這些極其有效的活化劑結(jié)合使用。作為另外的優(yōu)點(diǎn)，這種方法還可以使金沉積在含有已經(jīng)設(shè)置在適當(dāng)位置的活化劑的載體上。我們認(rèn)為，這是根據(jù)本發(fā)明沉積的金在沉積后就具有如此高的活性而無(wú)需后續(xù)熱處理的一個(gè)原因。然而，在金的沉積之前對(duì)活性載體進(jìn)行熱處理(煅燒)可能十分有益。在某些情況下，活化劑的作用在煅燒之后才能達(dá)到所需的水平。例如，當(dāng)活化劑包含硝酸鹽時(shí)，煅燒傾向于產(chǎn)生明顯的改善。在其他情況下，有效的活化劑的性能得到進(jìn)一步提高。例如，一般有效的碳酸鹽的性能通過(guò)煅燒能夠提高一定程度。另外，有些鹽(例如碳酸鉀)在浸漬時(shí)就已經(jīng)達(dá)到活性狀態(tài)，并且所得的活性載體可以有利地在(例如)最高約20CTC的溫度下進(jìn)行干燥，而不必真的需要煅燒處理。一般來(lái)講，熱處理包括在任何合適的氣氛中(例如空氣、惰性氣體(例如氮?dú)?、二氧化碳、氬或還原氣體(例如氫氣)等)在約125°。至約1000'C的溫度范圍內(nèi)加熱被浸漬的載體，加熱時(shí)間在1秒至40小時(shí)的范圍內(nèi)，優(yōu)選在1分鐘至6小時(shí)的范圍內(nèi)。所用的具體加熱條件將取決于包括載體性質(zhì)與浸漬劑性質(zhì)在內(nèi)的因素。一般來(lái)講，熱處理應(yīng)在低于使浸漬載體的組分分解、劣化或受到其他不當(dāng)?shù)臒釗p壞的溫度下進(jìn)行。被浸漬的載體的煅燒處理在下面的實(shí)例中有所描述。物理氣相沉積是指將金從含金的來(lái)源或靶物理轉(zhuǎn)移到載體上。物理氣相沉積可以被視為涉及一個(gè)原子接一個(gè)原子的沉積，但在實(shí)際的實(shí)施過(guò)程中，金也可以作為極其細(xì)小的團(tuán)粒進(jìn)行轉(zhuǎn)移，其中每個(gè)團(tuán)粒包含多于一個(gè)的原子。一旦到達(dá)表面，金就可以與表面發(fā)生物理形式的、化學(xué)形式的、離子形式的和/或其他形式的相互作用。采用物理氣相沉積法在活化的納米多孔載體介質(zhì)上沉積納米級(jí)的金，可使具有催化活性的金的合成明顯容易得多，并且使得在開(kāi)發(fā)、制造和使用金基催化體系方面獲得顯著的改進(jìn)成為可能。一些實(shí)施模式(尤其是那些使用較少量的沉積金的模式)，涉及到僅僅在載體介質(zhì)已用一種或多種活化劑和/或其他浸漬劑浸漬、以及經(jīng)過(guò)干燥和可任選的煅燒或其他方式進(jìn)行熱處理之后，再通過(guò)PVD沉積金。這大大擴(kuò)展了可與具有催化活性的金結(jié)合使用的活化劑的范圍。我們可以使用原本在用濕法沉積金時(shí)會(huì)發(fā)生反應(yīng)或在溶液中過(guò)度溶解的成分。例如，本發(fā)明的方法能夠?qū)⒔鸹蚱渌饘俪练e在包含強(qiáng)堿性物質(zhì)或水溶性物質(zhì)的介質(zhì)上。這使得測(cè)試和使用水溶性金屬鹽作為活化劑成為可能，因?yàn)楫?dāng)金隨后通過(guò)PVD進(jìn)行沉積時(shí)，不會(huì)洗掉這些水溶性金屬鹽。當(dāng)通過(guò)溶液處理方法將金浸漬到載體介質(zhì)上時(shí)，試圖將這類(lèi)鹽用作活化劑是不可行的，因?yàn)榻鹑芤嚎赡芟吹羲苄晕镔|(zhì)和/或與活化劑在化學(xué)上不相容(例如，金溶液往往具有強(qiáng)酸性，如HAuClJ。我們觀察到具有催化活性的金屬(例如金)在通過(guò)PVD沉積的情況下立即表現(xiàn)出活性。在金的沉積之后，不需要對(duì)體系進(jìn)行一些其他方法所需的熱處理，但如果需要的話(huà)，可以實(shí)施這類(lèi)熱處理。另外，對(duì)于CO氧化而言，金在相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間段內(nèi)都具有高的催化活性，即使當(dāng)利用PVD沉積的金傾向于只沉積在載體介質(zhì)表面附近時(shí)也是這樣。該催化劑體系在潮濕的環(huán)境中也是有效的，并且在很寬的溫度范圍內(nèi)起作用，這個(gè)范圍包括室溫(如約22。C至約27。C)和更低的溫度(如低于5。C)。物理氣相沉積方法非常干凈，因?yàn)樗粫?huì)像溶液態(tài)方法那樣在體系中引入雜質(zhì)。具體地講，PVD方法可以是無(wú)氯的，因此與大多數(shù)溶液態(tài)沉積方法不同，其不需要用來(lái)清除氯化物或其他不良離子、分子或反應(yīng)副產(chǎn)物的洗滌步驟。通過(guò)采用這一方法，只需要較低量的金屬就能獲得高活性。盡管本領(lǐng)域中的大部分研究使用至少1重量％的金以獲得一定的活性，并且經(jīng)常使用遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1重量％的金來(lái)獲得高活性，但在本研究中，我們只用0.15重量％或更少的金就獲得了非常高的活性。減少為獲得高活性而需要的貴金屬的量極大地節(jié)約了成本。然而，本發(fā)明的其他實(shí)施例(例如客體/主體復(fù)合體系)使用更高含量(如0.5重量％至5重量％)的金會(huì)提供高性能。就每個(gè)顆粒的貴金屬濃度以及金屬納米顆粒的粒度和粒度分布而言，這種方法得到的是非常均勻的產(chǎn)品。TEM研究已顯示，我們的方法可以以包含離散的納米級(jí)顆粒和小簇的形式、或以更加連續(xù)的薄膜形式進(jìn)行金沉積，這取決于具體的需要。一般來(lái)講，需要包含納米級(jí)顆粒/小金簇形式的金。這種催化劑制備方法可以將催化劑金屬均勻地沉積在不一致的或不均勻的表面上。而溶液態(tài)沉積過(guò)程不能真正做到這一點(diǎn)，因?yàn)槠渫鶅A向于在與沉積金屬離子具有相反電荷的表面上進(jìn)行沉積，而使其他表面不被涂覆或最多只被少量涂覆。除了金以外，通過(guò)使用多相靶，PVD方法可用于同時(shí)或按順序沉積其他金屬，或沉積金屬混合物，以使得能夠形成這樣的催化劑顆粒，其包含多相納米級(jí)顆粒(如包含被稱(chēng)為Ml和M2(其中Ml與M2代表不同的金屬)的原子混合物的納米級(jí)顆粒)，或含有用于多功能催化劑的金屬納米顆粒的組合(如包含離散的Ml顆粒與離散的M2顆粒的納米級(jí)顆粒混合物)。采用這種方式，可以制備能夠催化不止一種反應(yīng)的催化劑顆粒，并且可以在實(shí)施中同時(shí)實(shí)現(xiàn)這些功能。因此，(例如)能夠制備這樣的催化劑顆粒，其在有效氧化S02的同時(shí)可以氧化C0。PVD法可以使具有催化活性的金屬有效地沉積在更寬范圍的載體介質(zhì)上，所述載體介質(zhì)例如不僅有顆粒，還有蜂窩狀物、纖維、稀松布、織物、紙張等。盡管在溶液涂覆過(guò)程中纖維可以被涂覆，但由于涂覆過(guò)程中纖維的磨損，所以這些過(guò)程中用于使纖維漿化和分散的剪切力通常會(huì)產(chǎn)生灰塵和導(dǎo)致涂覆效率降低。就這一點(diǎn)而言，PVD技術(shù)要有效得多。這種PVD方法使得具有催化活性的金能夠容易地沉積在包含碳的載體上，以及其他對(duì)氧化敏感的基質(zhì)上。在本領(lǐng)域已知的需要加熱步驟來(lái)固定并活化催化劑顆粒的方法中，處于氧化環(huán)境中的碳不能充分承受經(jīng)常使用的高溫。因此，必須在還原氣氛中處理碳粒，因?yàn)樗鼈冊(cè)诖思訜岵襟E中會(huì)受到氧氣的作用。這一還原步驟可能會(huì)不利地還原其他催化劑組分(例如，在碳上或在多孔碳中負(fù)載氧化鐵的情況下)。在本發(fā)明中，碳粒和其他非氧化物顆粒可以被催化劑納米顆粒涂覆，并且無(wú)需加熱步驟和后續(xù)的還原步驟。這樣，高表面積的碳可被賦予針對(duì)CO氧化的催化性，還不會(huì)使多孔炭喪失從氣流中除去其他雜質(zhì)的吸附特性。PVD法可以用于用催化劑涂覆非常細(xì)小的顆粒，其中細(xì)小顆粒已經(jīng)涂覆在較大的主體材料上。作為另外一種選擇，PVD法可用于在細(xì)小顆粒被涂覆在第二顆粒相或其他主體材料上之前，或者其后形成多孔顆粒之前，將催化劑涂覆在非常細(xì)小的顆粒上。采用任一方法，所得的復(fù)合材料都能在使用時(shí)提供高的氧化CO的活性，并且使用期間的反壓很低。優(yōu)選的是，物理氣相沉積在金非常容易移動(dòng)的溫度與真空條件下進(jìn)行。這樣，金傾向于在基質(zhì)的表面上遷移，直到以某種方式固定，如粘附在載體表面上的某一部位處或非?？拷d體表面的某一部位。據(jù)信，粘附部位可能包括缺陷處(例如表面空隙)，結(jié)構(gòu)的間斷處(例如臺(tái)階與位錯(cuò))，相或晶體或其他的金物質(zhì)(例如小的金簇)之間的界面邊界。本發(fā)明的一個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)是，沉積的金被有效的方式固定，其中金可以保持高水平的催化活性。這就區(qū)別于那些傳統(tǒng)的方法，在那些傳統(tǒng)的方法中金聚集成大的團(tuán)粒，使得催化活性嚴(yán)重受損，或者甚至喪失。有多種不同的用于實(shí)施物理氣相沉積的方法。代表性的方法包括濺射沉積、蒸鍍和陰極電弧沉積。可以使用這些方法中的任一種或其他PVD法，但采用的PVD技術(shù)的性質(zhì)會(huì)影響催化活性。例如，使用的物理氣相沉積技術(shù)的能量會(huì)影響被沉積的金的易動(dòng)性，由此影響被沉積的金發(fā)生聚集的傾向性。能量越高，金聚集的傾向越大。增加的聚集性反過(guò)來(lái)會(huì)降低催化活性。一般來(lái)講，蒸鍍中沉積物質(zhì)的能量最低，濺射沉積中的較高(其中可以包括一些離子組分，其中小部分碰撞的金屬物質(zhì)發(fā)生離子化)，陰極電弧中的最高(其中的離子含量可以占百分之幾十)。因此，如果一種具體的PVD技術(shù)導(dǎo)致被沉積的金比所需的更易動(dòng)的話(huà)，則使用能量較低的PVD技術(shù)來(lái)替代可能是有用的。一般來(lái)講，物理氣相沉積是金源與載體之間的瞄準(zhǔn)式的表面涂覆技術(shù)。這意味著被直接涂覆的只有載體的暴露的、外表面，而不包括基質(zhì)中的內(nèi)部孔隙。未被源直接瞄準(zhǔn)的內(nèi)表面往往不會(huì)被金直接涂覆。然而，我們通過(guò)TEM分析發(fā)現(xiàn)，在金原子沉積在多孔基質(zhì)表面上之后，在其固定之前，金原子可以通過(guò)擴(kuò)散或其他機(jī)理移動(dòng)適度距離而進(jìn)入催化劑表面內(nèi)，從而在與表面非常接近的區(qū)域內(nèi)在基質(zhì)孔隙中提供納米顆粒和金簇。滲透到多孔基質(zhì)中的平均深度可以為最大50納米或有時(shí)更深，例如達(dá)到約70至約90nm深。但是一般來(lái)講，滲透深度小于50nm，并且可以小于30nm。與典型的載體尺寸相比，金的滲透深度是非常淺的。金的總厚度或Ct，等于金的滲透深度加上沉積在基質(zhì)表面上的沒(méi)有通過(guò)擴(kuò)散滲入的金的厚度。一般來(lái)講，這一總厚度小于50nm，并且通常小于30nm或甚至小于20nm。在表面孔隙深度大于約10nm至20腦的材料上，金的總厚度可以顯示出大于50nm，因?yàn)榻饘邮茄刂砻孑喞?，而真?shí)的表面輪廓是由其具有的孔隙結(jié)構(gòu)反映的。最優(yōu)選的是，活性金物質(zhì)聚集在催化劑顆粒的最外部，因?yàn)檫@是催化劑最容易與氣態(tài)反應(yīng)物發(fā)生相互作用的表面。金殼區(qū)域的厚度與催化劑載體粒度之間的關(guān)系由下式計(jì)算PDR=Ct/UST其中如上文所定義，P服為滲透深度比，UST為基礎(chǔ)載體的厚度或粒度，以及Ct為金的總厚度?；A(chǔ)載體的厚度代表垂直于催化劑表面測(cè)得的載體尺寸，并且通常用粒度表示?；A(chǔ)載體的厚度可以由顯微鏡法測(cè)定，所述顯微鏡法包括光學(xué)顯微鏡法或掃描電子顯微鏡法。在基礎(chǔ)載體為薄膜的情況下，Ct的值可以由透射電子顯微鏡法測(cè)定，而在膜較厚的情況下，可以由高分辨率掃描電子顯微鏡法測(cè)定。通過(guò)目測(cè)TEM數(shù)據(jù)可以非常容易地辨別總厚度Ct。由于金被均勻涂覆，因此單張代表性的TEM圖即可有效地表征涂層。在實(shí)施時(shí)，通過(guò)檢測(cè)催化劑表面橫截面的多張TEM圖可以有效地表征樣品(參見(jiàn)下文)。在優(yōu)選的實(shí)施例中，PDR在約lxl0—9至0.1的范圍內(nèi)，優(yōu)選為1x10—6至lxl0'4，這顯示出相對(duì)于載體的總厚度，金殼區(qū)域?qū)嶋H上非常薄。正如上文提到的，它通常對(duì)應(yīng)于優(yōu)選載體上的最大為約50nm數(shù)量級(jí)、優(yōu)選為約30nm數(shù)量級(jí)的滲透深度。正如催化劑領(lǐng)域中熟知的，使用透射電子顯微鏡法可進(jìn)行表面區(qū)域與金團(tuán)粒的表征。下面是一種適于表征催化表面的方法在一次性鑲嵌囊(embeddingcasule)中將催化劑顆粒嵌入3MScotchcastTM電工樹(shù)脂ft5(3MScotchcastElectricalResin#5)(環(huán)氧樹(shù)脂；3MCompany,St.Paul,MN);讓樹(shù)脂在室溫下固化24小時(shí)。對(duì)每一個(gè)樣品，使用預(yù)先用異丙醇清洗過(guò)的不銹鋼刀片將被隨機(jī)嵌入的顆粒切割至該顆粒的中間表面區(qū)域，使得顆粒一側(cè)上的大部分被削掉，而保留另一側(cè)上的環(huán)氧樹(shù)脂。選擇并切割一小塊的梯形的表面(在一側(cè)上小于半毫米)，使得環(huán)氧樹(shù)脂/顆粒界面保持完整。這個(gè)界面的長(zhǎng)度方向也是切割方向。用LeicaUltracutUCT超薄切片機(jī)(LeicaMicrosystems公司，Ba皿ockburn，IL)對(duì)該表面進(jìn)行橫切。首先排列該表面，使得該顆粒表面垂直于刀刃。以0.08毫米/秒的速度切出大約70nm厚的切片。這些切片通過(guò)漂浮在去離子水上而被分離，并且用超薄切片機(jī)精細(xì)發(fā)絲工具收集和用"精密環(huán)"(由ElectronMicroscopySciences(FortWashington,Pa)出品的套環(huán))收取。利用這種套環(huán)將樣品轉(zhuǎn)移到具有碳/聚乙烯醇縮醛樹(shù)脂的帶邊基體的3mm直徑、300目的銅TEM格柵上。在基體的孔隙上面的關(guān)注區(qū)域(顯示出界面區(qū)域的完整、被干凈地切割的標(biāo)本)進(jìn)行成像，并分析。使用GatanCCD照相機(jī)(Gatan公司，Warrenton，Pa)與數(shù)字顯微圖形軟件在300KV加速電壓下的HitachiH-9000透射電子顯微鏡(TEM;HitachiHighTechnologiesAmerica,Pleasanton，CA)中獲取不同放大率(50,000x和100，000x)的圖像。使代表性的區(qū)域(所選的、以垂直于樣品表面的方式清楚地顯示出催化劑表面的界面的區(qū)域)成像。在每張圖像上設(shè)置校準(zhǔn)標(biāo)記與樣品標(biāo)識(shí)。多個(gè)(〉10)界面區(qū)域被測(cè)試。圖1中示出本發(fā)明的代表性催化劑表面的橫截面的TEM圖像的實(shí)例(上文引用的受讓人共同待審的專(zhuān)利申請(qǐng)的實(shí)例3中的材料)?？梢钥吹皆谳d體的表面上和載體的次表面區(qū)域中都有金的納米級(jí)顆粒。包含金的納米級(jí)顆粒的區(qū)域非常薄，并且可以看到金的沉積沿著載體的表面輪廓。作為瞄準(zhǔn)式涂覆的結(jié)果，從一種角度來(lái)看，本發(fā)明所得的催化活性物質(zhì)可被視作這樣的納米多孔催化載體，其在外表面上面和臨近外表面處具有相對(duì)薄的不連續(xù)的催化性金的殼。也就是說(shuō)，所得的催化活性物質(zhì)包含鄰近表面的富含金的外殼區(qū)域，和包含金的量可忽略不計(jì)的內(nèi)部區(qū)域。在優(yōu)選的實(shí)施例中，該富含金的外殼區(qū)域包含小的(通常小于10nm，最優(yōu)選小于5nm)、離散的金團(tuán)粒。本發(fā)明的僅在納米多孔載體的表面上形成催化活性外殼區(qū)域的方法與開(kāi)發(fā)新型催化材料時(shí)的傳統(tǒng)觀念是相背的，因此，所得材料具有如此的催化活性是十分驚人的。具體地講，本發(fā)明僅僅在高度多孔的載體的表面附近賦予催化功能。故意沒(méi)有利用內(nèi)部的孔隙。從傳統(tǒng)觀點(diǎn)看，這樣不充分利用納米多孔載體的做法是無(wú)意義的。如果已知具有催化活性的金屬僅僅沉積在載體表面上，當(dāng)在載體上沉積具有催化活性的金時(shí)，傳統(tǒng)的偏見(jiàn)可能會(huì)使用無(wú)孔的基質(zhì)。當(dāng)使用PVD無(wú)論如何也無(wú)法進(jìn)入多孔載體的內(nèi)部時(shí)的情況下尤其是如此。本發(fā)明通過(guò)結(jié)合以下認(rèn)識(shí)克服了這種偏見(jiàn)(l)金的移動(dòng)性在納米多孔載體表面上受到高度地限制，和(2)通過(guò)表面涂覆法即使擔(dān)載重量非常低，金仍有催化活性。因此，在將金沉積在納米多孔載體表面區(qū)域上的情況下，即使沒(méi)有利用載體的全部催化容量，使用這類(lèi)載體也有非常顯著和獨(dú)特的有益效果。因此，易于在復(fù)合載體上形成具有催化活性的金(下面進(jìn)一步描述)，其中納米多孔"客體"顆粒沉積在"主體"材料上，所述主體材料本身可以是納米多孔的，也可以不是納米多孔的。一般來(lái)講，優(yōu)選在充分混合(如通過(guò)翻滾、流態(tài)化等實(shí)現(xiàn))待處理載體的時(shí)候迸行物理氣相沉積，以有助于確保顆粒表面被充分處理。用于PVD沉積的翻滾顆粒的方法在美國(guó)專(zhuān)利No.4,618,525中有簡(jiǎn)要描述。關(guān)于特別針對(duì)催化劑的方法，參見(jiàn)Wise的"HighDispersionPlatinumCatalystbyRFSputtering"(采用RF濺射制備高分散性的鉑催化劑)，JournalofCatalysis,Vol.83，pages477—479(1983)以及Cairns等人的美國(guó)專(zhuān)利No.4，046，712。更優(yōu)選的是，在PVD過(guò)程的至少一部分時(shí)間內(nèi)載體既被翻滾或者流態(tài)化，同時(shí)又被粉碎(例如，碾碎或研磨至一定的程度)。這會(huì)在金沉積過(guò)程中使顆粒表面產(chǎn)生一定程度的機(jī)械磨損，并且產(chǎn)生一些細(xì)屑。我們的數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)沉積與粉碎一起進(jìn)行時(shí)，催化性能有所提高。我們認(rèn)為，這些過(guò)程，即細(xì)屑的產(chǎn)生以及粗粒彼此之間的機(jī)械作用，增強(qiáng)了所得的催化劑材料的活性。不受理論的束縛，我們認(rèn)為細(xì)屑會(huì)形成較高的表面積，從而獲得較高的活性。此外還暴露出新的載體表面區(qū)域，這也會(huì)提高性能。通過(guò)TEM分析，對(duì)這種粉碎對(duì)所得到的催化劑體系的表面特征的影響進(jìn)行研究。在金沉積在包含本發(fā)明活化劑的碳上的情況下，TEM顯示出存在特有的兩相結(jié)構(gòu)，據(jù)信，該結(jié)構(gòu)在被金涂覆的顆粒表面上包含納米級(jí)金顆粒與金簇以及含碳材料。這種金/活化劑與碳的納米復(fù)合物似乎對(duì)CO的催化氧化具有非常高的活性。然而，在一些金被沉積在由包含客體和主體材料的成分制成的復(fù)合載體上的實(shí)施例中，可能不需要這種粉碎。研磨往往會(huì)降低這些基于復(fù)合物的催化劑體系的活性。在包含涂覆在碳主體材料上的二氧化鈦客體材料的復(fù)合結(jié)構(gòu)的情況下，雖然不希望受到理論的束縛，但活性的降低可能是因?yàn)楫a(chǎn)生細(xì)碳屑并沉積在二氧化鈦上而造成的。這往往會(huì)降低與更高活性相關(guān)的金/二氧化鈦界面的數(shù)量。圖2和圖3中示出用來(lái)進(jìn)行優(yōu)選的PVD過(guò)程的裝置10。裝置10包括限定真空室14的殼體12，所述真空室14包括顆粒攪拌器16。殼體12是一個(gè)垂直取向的中空?qǐng)A筒體，如果需要其可以用鋁合金制成(高45cm,并且直徑為50cra)。基座18包括用于高真空閘閥22(高真空閘閥后接六英寸擴(kuò)散泵24)的端口20，以及用于顆粒攪拌器16的支承體26。室14能夠被抽空至背景壓力在10—6托的范圍內(nèi)。殼體12的頂部包括可拆卸的用L形橡膠墊圈密封的板28，該板固定有安裝在外面的直徑為三英寸的直流磁控管濺射沉積源30(USGimII，得自US公司(SanJose，CA))。源30內(nèi)固定有金濺射靶32(直徑7.6cm(3.0英寸)x厚0.48cm(3/16英寸))。該濺射源30由配有消弧的Sparc-le20(得自AdvancedEnergyIndustries公司(FortCollins,CO))的MDX-IO磁控管驅(qū)動(dòng)器(得自AdvancedEnergyIndustries公司(FortCollins,CO))提供動(dòng)力。顆粒攪拌器16為在頂部36中具有矩形開(kāi)口34(6.5cmx7.5cm)的中空?qǐng)A筒體(12cm長(zhǎng)x9.5cm水平直徑)。開(kāi)口34被設(shè)置在金濺射靶32的表面36正下方的7cm處，使得濺射的金原子能進(jìn)入攪拌器的腔體38內(nèi)。攪拌器16配有與它的軸線重合的軸40。軸40具有矩形橫截面(lcmxlcm)，其上栓固四個(gè)矩形的葉片42，所述矩形葉片形成用于使載體顆粒翻滾的攪拌機(jī)構(gòu)或葉輪。每個(gè)葉片42上有兩個(gè)洞44(直徑2cm)，以用于加強(qiáng)包含在由四個(gè)葉片42與攪拌器圓筒體16形成的四個(gè)象限的每一個(gè)象限中的顆粒體積之間的連通。選擇葉片42的尺寸以使其與攪拌器壁48之間的側(cè)部間距和端部間距為2.7mm或1.7mm。使用此裝置的優(yōu)選模式在下面的實(shí)例中有所描述。物理氣相沉積可以在非常寬泛的溫度范圍內(nèi)的任何所需的溫度下進(jìn)行。然而，如果在較低的溫度(例如低于約15crc,優(yōu)選低于約5crc，更優(yōu)選為環(huán)境溫度(例如，約2crc至約27。c)或以下)沉積金，則被沉積的金可能具有更高的催化活性。優(yōu)選在環(huán)境條件下操作，因?yàn)樵诔练e過(guò)程中不需要進(jìn)行任何加熱或冷卻，所以是有效的、經(jīng)濟(jì)的。雖然不希望受到理論的束縛，但是據(jù)信，在較低溫度下沉積金會(huì)產(chǎn)生更高的催化活性是因?yàn)橹辽賰蓚€(gè)原因。首先，從幾何尺寸和/或形狀(角狀、扭結(jié)狀、階梯狀等)來(lái)看，低溫下沉積的金具有更多缺陷。據(jù)信，這類(lèi)缺陷在許多催化方法中起作用(參見(jiàn)Z.P.Liu和P.Hu，J.Am.Chem.Soc.，2003，125，1958)。另一方面，在較高溫度下的沉積使金傾向于具有更加有組織的并且無(wú)缺陷的晶體結(jié)構(gòu)，因此具有較低的活性。另外，沉積溫度還能影響金的移動(dòng)性。金在高溫下往往更具移動(dòng)性，從而更可能聚集和喪失催化活性?？蛇x的是，如果需要，多相催化劑體系可以在金的沉積之后進(jìn)行熱處理。一些傳統(tǒng)的方法可能需要這類(lèi)熱處理以使金具有催化活性。然而，根據(jù)本發(fā)明沉積的金在沉積后具有高度的活性，而根本無(wú)需任何熱處理。實(shí)際上，這類(lèi)金能夠在室溫或者甚至低得多的溫度下非常有效地催化氧化C0，以形成C02。另外，根據(jù)諸如載體的性質(zhì)、活化劑、金的量等因素，如果在過(guò)高溫度下進(jìn)行熱處理，則催化活性會(huì)受到一定程度的損害。實(shí)際上，對(duì)于一些實(shí)施模式，其中多相催化劑體系有意被用于加熱環(huán)境(如具有在溫度高于約20(TC的環(huán)境)中，該體系的催化活性在那些溫度下應(yīng)當(dāng)是穩(wěn)固的。在傳統(tǒng)的方法中，催化劑顆粒被填充到填充床中，流體被輸送穿過(guò)填充床以進(jìn)行催化處理。填充床通常在包含填充床的容器中占據(jù)適當(dāng)?shù)纳疃群驼麄€(gè)橫截面。傳統(tǒng)的觀點(diǎn)是，穿過(guò)這樣的填充床進(jìn)行輸送有助于確保所有流體緊密地接觸催化表面。本發(fā)明采用不同的方式。在本發(fā)明中，催化顆粒不是存在于填充床中，而是至少部分涂覆在導(dǎo)管壁上，并且更優(yōu)選的是基本涂覆在導(dǎo)管壁上，所述導(dǎo)管壁限定輸送流體通過(guò)的通道。壁帶有電荷，以利于將顆粒粘附在壁的表面上。通常，所述電荷為靜電或駐極體電荷。實(shí)質(zhì)上，導(dǎo)管限定無(wú)阻礙的通道，其界面具有催化活性。令人驚奇的是，即使只有導(dǎo)管表面具有催化活性，我們的試驗(yàn)仍顯示出被輸送穿過(guò)所述導(dǎo)管的幾乎所有體積的流體都受到催化處理。圖14與圖15示意性地示出實(shí)施本發(fā)明的代表性模式。圖14示意性地示出本發(fā)明的具有催化活性的導(dǎo)管系統(tǒng)500。導(dǎo)管系統(tǒng)500包括圓筒形壁502，其限定從入口506延伸至出口508的流動(dòng)通道504。盡管導(dǎo)管系統(tǒng)500包括圓筒形側(cè)壁502，但也可以采用任何合適的幾何形狀。要進(jìn)行催化處理的流體如箭頭505與507所示的那樣流過(guò)通道504。壁502的內(nèi)表面510至少部分地涂覆有本發(fā)明的具有催化活性的顆粒512。優(yōu)選的是，壁502的內(nèi)表面510盡可能完全地涂覆有顆粒512。內(nèi)表面510有利地帶有電荷(如靜電或駐極體電荷)，以增強(qiáng)顆粒512與表面的粘結(jié)性。因此，內(nèi)表面510有利地用電介質(zhì)材料形成，以有利于產(chǎn)生這類(lèi)電荷?？梢允褂脗鹘y(tǒng)技術(shù)提供這類(lèi)電荷。通常使用幾種方法為電介質(zhì)材料充電，其中任何一種都可以用來(lái)為本發(fā)明中所使用的表面充電。這些方法包括電暈放電、在充電場(chǎng)存在的情況下加熱和冷卻材料、接觸起電、用帶電顆粒噴射料片、以及用水射流或水滴流潤(rùn)濕或撞擊表面。另外，通過(guò)使用共混材料或電荷加強(qiáng)添加劑(chargeenhancingadditive)可以提高表面的充電率。充電方法的實(shí)例還在以下專(zhuān)利文獻(xiàn)中公開(kāi)美國(guó)專(zhuān)利No.6,752,889、5，496，507、5,472,481、5,057,710、4,592,815、4，313，741、4，234，324、4，215，682、3，998，916、3,550,257、Re30,782、Re31，285，以及日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No.7-144108、7-241491、10-174823、56-10312和56-10313。這些美國(guó)與日本專(zhuān)利文獻(xiàn)的各自的全文出于各種目的以引用方式并入本文。圓筒形壁502與流動(dòng)通道504的尺寸可以在寬泛的范圍內(nèi)變化。然而，如果通道504的橫截面積過(guò)大，則被催化處理的流動(dòng)流體的相對(duì)比例就會(huì)減小。換句話(huà)講，流動(dòng)流體的體積流速可能過(guò)高而不能被具有催化活性的內(nèi)表面510按照需要的那樣充分催化處理。另一方面，如果通道504的橫截面積過(guò)小，那么在實(shí)際實(shí)施過(guò)程中可能更難以用具有催化活性的顆粒有效地涂覆內(nèi)表面510。另外，通過(guò)通道504的壓降也會(huì)過(guò)度增大。權(quán)衡這些關(guān)系，在示例性的實(shí)施模式中使用橫截面積在0.5,2至8.0mm2范圍內(nèi)的通道比較合適。在示例性的實(shí)施例中，具有催化活性的顆粒512非常細(xì)小(例如，其尺寸在0.5nm至35nm范圍內(nèi))，同時(shí)顆粒512的涂層的厚度在0.02mm至0.05mm范圍內(nèi)。這意味著顆粒512的涂層只占通道504的總體積的極小比例。換句話(huà)講，內(nèi)表面510被賦予催化活性，而通道504基本上沒(méi)有阻礙。因此，即使在內(nèi)表面510用極其細(xì)小的具有催化活性的顆粒涂覆時(shí)，流過(guò)通道504的流體的壓降也非常低。圖15示出如何將多個(gè)導(dǎo)管系統(tǒng)500布置為陣列520，該陣列被成形為與內(nèi)管相配。使用這樣的陣列520允許在壓降為最低的條件下處理高體積流速的流體。使用由陣列520提供的多個(gè)流動(dòng)通道，允許催化活性表面積與體積流速之比適當(dāng)?shù)馗撸允沟每偟牧黧w流量中盡可能多的流體按需經(jīng)受催化處理。相反，如果僅僅使用一條總橫截面積大體相同的流動(dòng)通道，則催化活性表面積與體積流速之比可能會(huì)過(guò)低，而達(dá)不到所需要的處理程度。在如圖16和圖17所示的優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明將具有客體/主體結(jié)構(gòu)的復(fù)合催化劑顆粒涂覆在具有催化活性的陣列600上，所述的陣列如在美國(guó)專(zhuān)利No.6，752，889(其全文出于各種目的以引用的方式并入本文)中所述的那些或者可以用商品名"3MHighAirFlow(HAF)filters"(3M高氣流量(HAF)過(guò)濾器)從3M公司(St.Paul,MN)商購(gòu)獲得的那些。這些陣列通常包括多個(gè)從介質(zhì)一側(cè)延伸到另一側(cè)的開(kāi)放通道或流動(dòng)通道。即使復(fù)合催化劑顆?？赡軆H僅涂覆這些通道的表面，而留出貫穿通道的大的幵放體積供空氣流通過(guò)，也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，穿過(guò)介質(zhì)的空氣流中的幾乎所有CO仍在幾乎沒(méi)有壓降的情況下被催化氧化。最優(yōu)選的是，本實(shí)施例的復(fù)合催化劑顆粒由涂覆在碳主體顆粒(如KurarayGG活性炭顆粒)上的二氧化鈦客體顆粒形成。具有催化活性的金可以在組裝復(fù)合顆粒之前沉積在二氧化鈦顆粒上。作為另外一種選擇，金可以沉積在組裝后的復(fù)合顆粒上。HAF介質(zhì)可能包含具有隨時(shí)間推移而排氣的傾向的揮發(fā)性組分?？赡苡欣氖?，在對(duì)介質(zhì)填充催化劑前從HAF介質(zhì)中去除這些排氣物質(zhì)。去除這些物質(zhì)可以使用傳統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)，所述技術(shù)包括加熱、置于真空下和它們的組合等。圖16示意性地示出具有催化活性的流動(dòng)體系600，其包括裝配在合適的流動(dòng)容器(如管段604)內(nèi)的盤(pán)形陣列602。流體如流線606所示的那樣流過(guò)該體系。圖17更詳細(xì)地示出盤(pán)形陣列602的一部分608。陣列602包括多個(gè)由波形薄膜層612與相鄰的覆蓋層614交替形成的堆疊的流動(dòng)通道層610。陣列602包括多個(gè)從陣列602的一個(gè)主表面620上的入口618延伸到另一主表面上的出口(圖中未示出)的流動(dòng)通道616。本發(fā)明的具有催化活性的顆粒(用輪廓線622與624示意性地表示)被設(shè)置在流動(dòng)通道616的內(nèi)表面626與628上。由這些結(jié)構(gòu)形成的陣列602提供有序的或經(jīng)設(shè)計(jì)的、機(jī)械穩(wěn)定的并且均勻的多孔結(jié)構(gòu)，而沒(méi)有非織造過(guò)濾器料片的孔所表現(xiàn)出的尺寸波動(dòng)性和明顯的不規(guī)則性。因此，當(dāng)流體流通過(guò)陣列602的流動(dòng)通道616時(shí)其經(jīng)受均勻的處理。陣列602比較穩(wěn)定，并且不容易因操作(例如，打褶、抓握或裝配)而破損。傳統(tǒng)纖維過(guò)濾器中的纖維破損能夠引發(fā)許多問(wèn)題，在潔凈室應(yīng)用中尤其是如此。陣列602可以按原樣使用或者安裝，或以其他方式組裝成最終可用的樣式。波形薄膜層612通常以重復(fù)并且一致的圖案起伏，從而形成多個(gè)向上突出的峰630和向下突出的峰632。峰630與632通過(guò)粘合或者其他方式附連在相鄰的覆蓋層614上以保持穩(wěn)定。具體的覆蓋層614和與其相連的波形薄膜層612限定波形薄膜層612的相鄰的峰630和632之間的流體通道616，其中該波形薄膜層612與薄膜覆蓋層614接觸或者接合。波形薄膜層612與覆蓋層614可以按照(例如)美國(guó)專(zhuān)利No.6,752,889、5，256,231中所公開(kāi)的方式粘結(jié)在一起。在陣列602的覆蓋層614和波形層612粘結(jié)在一起后，組件優(yōu)選通過(guò)切割陣列602(例如用熱絲(圖中未示出)實(shí)現(xiàn))而形成最終的形式。在切成最終的過(guò)濾器形式時(shí)，熱絲將各層612與614熔合在一起。所述層的這種熔合發(fā)生在最終過(guò)濾器的一個(gè)或多個(gè)最外側(cè)表面。這樣，過(guò)濾介質(zhì)陣列的至少一些相鄰的層在用熱絲切割前無(wú)需接合在一起?？梢哉{(diào)節(jié)熱絲的切割速度，以使各層的融合或熔合程度增大或降低。例如，可以改變熱絲的速度以產(chǎn)生較高或較低的熔合區(qū)域。熱絲可以是直的或彎曲的，以產(chǎn)生具有數(shù)量不限的可能形狀的過(guò)濾器，所述形狀包括矩形、曲線形、橢圓形等。而且，熱絲還可以用于在不切割或分離過(guò)濾器的情況下將過(guò)濾介質(zhì)陣列的各層熔合在一起。例如，熱絲可以切穿過(guò)濾介質(zhì)陣列而使各層熔合在一起，同時(shí)處于熱絲任何一側(cè)上的片材仍然保持在一起。這些片材在冷卻時(shí)重新熔合在一起，從而產(chǎn)生穩(wěn)定的過(guò)濾介質(zhì)陣列。波形薄膜層612的峰到峰的高度的最小值有利地為約lmm，優(yōu)選為至少1.2mra并最優(yōu)選地為至少1.5mm，以使得整個(gè)流動(dòng)通道616內(nèi)的壓降最小。另外，這些尺寸還允許流動(dòng)通道的內(nèi)表面626與628被具有催化活性的顆粒涂覆。然而，如果峰到峰的高度大于約10mm，那么結(jié)構(gòu)可能會(huì)不如需要的那么穩(wěn)定，而且催化效率也可能比需要的程度低，除非陣列具有非常長(zhǎng)的通道616，如通道的長(zhǎng)度大于lOOcm或更長(zhǎng)。優(yōu)選的峰到峰的高度在約1.5mm至約6mra的范圍內(nèi)。流動(dòng)通道616沿其長(zhǎng)度的平均橫截面積通常至少為約lmm2，優(yōu)選至少為約2mra2，其中優(yōu)選的最小橫截面積為至少0.2mm2，優(yōu)選為至少0.5mm2。獲得所需催化效率的最大橫截面積通常最大為約lcm2或更小，優(yōu)選為約0.5cm2或更小。流動(dòng)通道616的形狀由波形薄膜層的輪廓與上覆的覆蓋層或相鄰連接的波形薄膜層限定。一般而言，流動(dòng)通道616可以是任何合適的形狀，如鐘形、'三角形、矩形或不規(guī)則形狀。單一流動(dòng)通道層的流動(dòng)通道616優(yōu)選在整個(gè)波形薄膜層上是基本上平行并且連續(xù)的。然而，相鄰流動(dòng)通道層上的這種流動(dòng)通道616可以彼此成一定的角度。而且，具體流動(dòng)通道層的這些流動(dòng)通道616可以相對(duì)于過(guò)濾介質(zhì)陣列的入口開(kāi)口表面或出口開(kāi)口表面成一定角度延伸。流動(dòng)通道616提供貫穿陣列602的可控和有序的流體通道?？捎脕?lái)提供具有催化活性的表面積的量由陣列602中的流動(dòng)通道616的可用表面積與這些流動(dòng)通道616的數(shù)量與長(zhǎng)度確定。為了增加可用來(lái)粘附具有催化活性的顆粒的總表面積，層612與614的表面可以在一面或兩面上有利地包括合適的微結(jié)構(gòu)特征(圖中未示出)。優(yōu)選的是高縱橫比的微結(jié)構(gòu)化特征。在優(yōu)選實(shí)施例的波形薄膜層612和/或覆蓋薄膜層614上采用的高縱橫比結(jié)構(gòu)通常為這樣的結(jié)構(gòu)其中高度與最小直徑或?qū)挾戎却笥?.1，優(yōu)選大于0.5至理論上無(wú)窮大，其中結(jié)構(gòu)的高度為至少約20微米，并且優(yōu)選為至少50微米。如果高縱橫比結(jié)構(gòu)的高度大于2000微米，薄膜會(huì)難以處理，并且優(yōu)選的是結(jié)構(gòu)的高度小于1000微米。在任何情況下，結(jié)構(gòu)的高度有利地為流動(dòng)通道616的高度的約50%或更小，優(yōu)選為約20%或更小。如美國(guó)專(zhuān)利No.6，752，889的圖H與圖11所示，層612和614上的結(jié)構(gòu)可以是直立的桿或凸起形狀，如棱錐、立體角、J形鉤、蘑菇頭；連續(xù)或斷續(xù)的脊?fàn)?，如具有居間通道的矩形脊或V形脊；它們的組合等。這些凸起可以是規(guī)則的、無(wú)規(guī)的或斷續(xù)的，或與其他結(jié)構(gòu)(例如脊等)相組合。脊式結(jié)構(gòu)可以是規(guī)則的、無(wú)規(guī)的、斷續(xù)的、彼此平行延伸的、或呈相交或不相交的角度并與脊之間的其它結(jié)構(gòu)(如套脊或凸起)相組合。一般來(lái)講，高縱橫比結(jié)構(gòu)可以在整個(gè)表面或僅僅在表面的一定區(qū)域延伸。當(dāng)位于一定區(qū)域中時(shí)，所述結(jié)構(gòu)形成的表面積比缺少這類(lèi)特征的相應(yīng)平坦薄膜的表面積高至少50%，優(yōu)選高至少100%，通常最多高1000%或更高。在優(yōu)選的實(shí)施例中，高縱橫比結(jié)構(gòu)為連續(xù)或斷續(xù)的脊，這些脊在波形薄膜層612的大部分上與輪廓成一定角度延伸，優(yōu)選與波形薄膜層的輪廓呈八角形(90度)。這增強(qiáng)了波形薄膜層612的機(jī)械穩(wěn)定性。所述結(jié)構(gòu)化特征可由任何己知的形成結(jié)構(gòu)化薄膜的方法制成，所述方法如在美國(guó)專(zhuān)利No.5,069,403和5，133,516(都授予Marantic等人)、5，691，846(授予Benson等人)、5，514，120(授予Johnston等人)、5,175,030(授予Lu等人)、4,668,558(授予Barber)、4,775,310(授予Fisher)、3,594,863(授予Erb)或者5，077，870(授予Melbye等人)中所公開(kāi)的方法。這些專(zhuān)利的全文出于各種目的以引用的方式并入本文。波形薄膜層612優(yōu)選在每個(gè)層612與614的至少一個(gè)表面的至少50%(優(yōu)選為至少90%，更優(yōu)選為約100%)的部分上設(shè)置有高縱橫比結(jié)構(gòu)。覆蓋層614也可以由這些高縱橫比的結(jié)構(gòu)化薄膜形成。波形薄膜層612與覆蓋層614有利地由一種或多種薄的、介電性的、柔性的聚合物膜或這類(lèi)膜的層合物制成，其各自的總厚度獨(dú)立地為小于200微米，優(yōu)選小于100微米，最小為約5微米?？梢允褂幂^厚的薄膜，但通常會(huì)增大壓降，而對(duì)性能或者機(jī)械穩(wěn)定性沒(méi)有任何額外的有益效果。形成陣列602的層的厚度通常為，在入口618或出口處由層物質(zhì)所形成的橫截面積累計(jì)小于陣列602的橫截面積的50%，優(yōu)選小于10%?？捎糜谛纬蓪?12與614的聚合物包括(但不限于)聚烯烴，例如聚乙烯與聚乙烯共聚物、聚丙烯與聚丙烯共聚物、聚偏二氟乙烯(PVDF)以及聚四氟乙烯(PTFE)。其他聚合物材料包括醋酸酯、纖維素醚、聚乙烯醇、多糖、聚酯、聚酰胺、聚氯乙烯、聚氨酯、聚脲、聚碳酸酯和聚苯乙烯。結(jié)構(gòu)化的薄膜層可以由可固化樹(shù)脂材料(例如丙烯酸酯或環(huán)氧樹(shù)脂)進(jìn)行澆鑄，并且通過(guò)自由基途徑(以化學(xué)方式、暴露于熱或紫外線的方式或電子束輻射的方式)引發(fā)固化而形成。優(yōu)選的是，薄膜層612與614優(yōu)選由能夠充電的聚合物材料(即電介質(zhì)聚合物和共混物，如聚烯烴或聚苯乙烯)形成。包括共混聚合物在內(nèi)的聚合物材料可以通過(guò)熔融共混增塑性活化劑或抗微生物劑進(jìn)行改性。過(guò)濾器層的表面改性可以通過(guò)氣相沉積或通過(guò)利用電離輻射進(jìn)行的官能團(tuán)部分的共價(jià)接枝來(lái)進(jìn)行。例如，用于通過(guò)電離輻射將單體接枝聚合在聚丙烯上的方法和技術(shù)在美國(guó)專(zhuān)利No.4，950，549與5，078，925中有所公開(kāi)。聚合物也可包含賦予聚合物結(jié)構(gòu)化層各種性質(zhì)的添加劑。層612和/或614通常帶有電荷，并且優(yōu)選帶有靜電或駐極體電荷，以增強(qiáng)其與具有催化活性的顆粒的粘結(jié)性。在波形薄膜層612的情況下，優(yōu)選在形成薄膜的輪廓時(shí)進(jìn)行靜電充電，但如果需要的話(huà)，可在形成輪廓之前或之后進(jìn)行充電。帶電層612與614的特征在于表面電壓至少為約+/-1.51^、優(yōu)選為至少約+/-IOKV，所述表面電壓用靜電表面電壓表(ESVM)在離薄膜表面大約-厘米處進(jìn)行測(cè)量，所述靜電表面電壓表如341型自動(dòng)雙極性ESVM，其可得自Trek公司(Medina,N.Y.)。靜電電荷可包括駐極體，所述駐極體為一片具有持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的電荷的電介質(zhì)材料?？蓭щ姷鸟v極體材料包括非極性聚合物，如聚四氟乙烯(PTFE)與聚丙烯。一般來(lái)講，駐極體上的凈電荷為零或接近零，并且其電場(chǎng)是由電荷分離、而不是由凈電荷產(chǎn)生的。通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇材料與處理方法，駐極體可以被構(gòu)建為產(chǎn)生外部靜電場(chǎng)。這樣的駐極體可以看作永久磁體的靜電類(lèi)似物。通常使用幾種方法為電介質(zhì)材料充電，其中任何一種都可用于為本發(fā)明中使用的波形薄膜層612或者其他的層充電，所述方法包括電暈放電、在充電場(chǎng)存在的情況下加熱和冷卻材料、接觸起電、用帶電顆粒噴射料片以及用水射流或水滴流潤(rùn)濕或撞擊表面。此外，通過(guò)使用共混材料或電荷加強(qiáng)添加劑可以提高表面的充電率。以下專(zhuān)利文獻(xiàn)中公開(kāi)了充電方法的實(shí)例美國(guó)專(zhuān)利No.RE30,782(授予vanTurnhout等人)、美國(guó)專(zhuān)利No.RE31,285(授予vanTurnhout等人)、美國(guó)專(zhuān)利No.5，496，507(授予Angadjivand等人)、美國(guó)專(zhuān)利No.5，472,481(授予Jones等人)、美國(guó)專(zhuān)利No.4,215,682(授予Kubik等人)、美國(guó)專(zhuān)利No.5，057，710(授予Nishiura等人)以及美國(guó)專(zhuān)利No.4，592，815(授予Nakao)。另一類(lèi)可任選的處理方法是以材料添加或材料涂布的形式使用含氟化合物添加劑，其能夠提高過(guò)濾器層的耐油耐水能力，以及增強(qiáng)處理油性氣溶膠的能力。這類(lèi)添加劑的例子可在美國(guó)專(zhuān)利No.5,472，481(授予Jones等人)、美國(guó)專(zhuān)利No.5，099，026(授予Crater等人)以及美國(guó)專(zhuān)利No.5,025,052(授予Crater等人)中找到，這些專(zhuān)利文獻(xiàn)各自的全文出于各種目的以引用的方式并入本文。本發(fā)明的催化劑體系有利地包括上游防護(hù)部件，其有助于降低具有催化活性的金可能中毒或以其他方式受損的風(fēng)險(xiǎn)。例如，在一些實(shí)施模式中，上游顆粒過(guò)濾器(例如非織造材料過(guò)濾器介質(zhì))可用于幫助防止具有催化活性的金被顆粒狀物質(zhì)污染。也可使用具有過(guò)濾諸如醛、硫醇和胺等有機(jī)蒸汽污染物的能力的上游介質(zhì)。上游過(guò)濾器介質(zhì)也可包括引入了種類(lèi)寬泛的功能性浸漬劑(例如，所謂的Whetlerite型碳)或反應(yīng)性吸附劑(如霍加拉特)的過(guò)濾介質(zhì)，以防護(hù)金不接觸其他污染物，如氨、酸、堿、水以及氯化氰?，F(xiàn)在將在以下的示例性實(shí)例中對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。在這些實(shí)例中，用到以下術(shù)語(yǔ).-HAF是指可以用商品名"3MHIGHAIRFLOWGREENANTIMICROBIALE106"得自3M公司(St.Paul,MN)的高氣流量過(guò)濾介質(zhì)。Hombikat是指可以用商品名"HombikatUV100"得自SachtlebenChemieGmbH公司(Duisberg，Germany)的二氧化鈦。ST31是指可以用商品名"ST31"得自IshiharaSangyoKaisha株式會(huì)社(Osaka,Japan)的二氧化鈦。GG炭是指用椰子制成的12x20目有機(jī)蒸汽活性GG炭，其可得自KurarayChemical株式會(huì)社(Osaka,J鄰an)。Au/Ti02催化劑是指根據(jù)PCT專(zhuān)利公開(kāi)No.WO2005/030382A2提供的教導(dǎo)內(nèi)容制備的、在凝聚的二氧化鈦載體上的納米級(jí)顆粒狀的具有催化活性的金。Au/Ti02/GG催化劑是指根據(jù)PCT專(zhuān)利申請(qǐng)申請(qǐng)公開(kāi)No.WO2005/030382A2提供的教導(dǎo)內(nèi)容制備的、負(fù)載于涂覆有二氧化鈦的GG炭或其他所提到的碳粒上的納米級(jí)顆粒狀的具有催化活性的金。壓降通過(guò)將試驗(yàn)樣品放置在與真空泵、流量表以及數(shù)字壓力表相連的氣密性固定裝置上來(lái)測(cè)定壓降。設(shè)定所需的流量，使壓力為零，并將樣品放置在真空固定裝置上。以負(fù)的皿水柱的形式記錄數(shù)字讀數(shù)。測(cè)試過(guò)程l:CO作用測(cè)試圖4示出測(cè)試系統(tǒng)50，用于使催化劑樣品與CO作用，以評(píng)估其作為CO氧化催化劑的性能。來(lái)自供應(yīng)管道52的高壓壓縮空氣由調(diào)節(jié)器54(3MModelW-2806AirFiltrationandRegulationPanel,其得自3M公司(St.Paul,麗))降壓、調(diào)節(jié)并過(guò)濾，以去除顆粒與油。閥56(Hoke公司，Spartanburg,SC)用于設(shè)置所需的主空氣流的流速，該流速用測(cè)量范圍為0至90LPM的流量表58(Gilmont，得自Barnant公司，Barrington,IL)測(cè)量。流量表58用千氣測(cè)試表(得自AmericanMeter公司的DTM-325型；圖中未示出)校準(zhǔn)。主空氣流經(jīng)過(guò)容器64內(nèi)的加熱的蒸餾水浴62上面的頂部空間60，然后經(jīng)過(guò)管道57和77進(jìn)入500毫升的混合燒瓶66。該混合燒瓶中的相對(duì)濕度用RH傳感器68(Type850-252，其得自GeneralEastern公司，Wilmington,MA)監(jiān)測(cè)。RH傳感器68將電信號(hào)提供給濕度控制器70(OmegaEngineeringPIDcontrollerseriesCN1200,得自O(shè)megaEngineering公司(Stamford,CT))，該控制器經(jīng)由線路71向被淹沒(méi)的加熱器72傳輸功率，以將RH維持在設(shè)定的點(diǎn)。除非另外指明，否則相對(duì)濕度控制在〉90%。配備有適合用于CO的調(diào)節(jié)器76的一氧化碳?xì)馄?4(得自Praxair公司(Danbury，CT)，98.5%)經(jīng)由管道73提供被調(diào)節(jié)的CO氣流。Gilibrator⑧氣泡流量表75(得自Sensidyne公司(Clearwater,FL))測(cè)量CO體積流速在20毫升/分鐘至6升/分鐘的范圍內(nèi)。使用不銹鋼制的、精密的計(jì)量閥78(部件SS-SS2，得自Swagelok公司(Solon，0H))設(shè)置需要的C0流速。定量的C0與潮濕空氣在混合燒瓶66中混合。該系統(tǒng)可輸送濃度從約1000ppmC0至約20，000ppmC0、流速?gòu)募s15升/分鐘至約80升/分鐘、RH值從約5%至大約95%的C0與空氣的混合物。通過(guò)使用CO在空氣或氮?dú)庵械慕?jīng)認(rèn)證的混合物的氣瓶(通常含500至5000ppm的CO;得自QualityStandards公司(Pasadena,TX))替換一氧化碳?xì)馄?4來(lái)生成用于校正檢測(cè)器的CO濃度較低的混合物。然后，混合的氣流經(jīng)由管道85流入倒置的12夸脫的不銹鋼杯體80中，其具有29/42外結(jié)合裝置，該裝置被焊接在與限定測(cè)試室81的支承平臺(tái)83可閉合地配合的頂部中。杯體80內(nèi)部是測(cè)試固定裝置82。杯體80用泡沬墊圈(圖中未示出)密封在支承平臺(tái)83上。兩個(gè)夾具(圖中未示出)確保對(duì)支承平臺(tái)83的緊密密封?？梢砸谱弑w80，以便將催化劑測(cè)試固定裝置放置在里面進(jìn)行測(cè)試，并可以在測(cè)試完成后取出。支承平臺(tái)83配有內(nèi)部29/42錐形配件(圖中未示出)，包含需測(cè)試的催化劑的固定裝置82可以被安裝在錐形配件上。用CO檢測(cè)器系統(tǒng)84測(cè)量從測(cè)試室的出口出來(lái)的測(cè)試氣流中的CO濃度。測(cè)量結(jié)果通過(guò)計(jì)算機(jī)86處理。CO檢測(cè)器系統(tǒng)84的兩個(gè)實(shí)施例是優(yōu)選的。在一個(gè)實(shí)施例中，CO檢測(cè)器系統(tǒng)84包括裝配有氣體取樣閥與對(duì)CO產(chǎn)生響應(yīng)的檢測(cè)器的SRI8610C氣相色譜儀(得自SKIInstruments公司(Torrance,CA))。隔膜泵(得自KNFNeuberger公司(TrentonNJ)，名稱(chēng)為UNMP830KNI)連續(xù)從測(cè)試出口抽取大約50毫升/分鐘的樣品，并使之通過(guò)GC的氣體取樣閥。氣體取樣閥周期性地將樣品注射到3英尺的13X分子篩柱上。將CO與空氣分離，并且用氦離子化檢測(cè)器(最低CO檢測(cè)濃度為約10ppra)或甲烷化裝置/FID檢測(cè)器(最低CO檢測(cè)濃度小于lppm)測(cè)量其濃度。GC用上述測(cè)試系統(tǒng)產(chǎn)生的空氣混合物中的CO進(jìn)行校準(zhǔn)。該校準(zhǔn)結(jié)果在由CO濃度為500至5000ppm的空氣或氮?dú)饣旌衔镏械慕?jīng)認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)C0(得自QualityStandards公司(Pasadena,TX))得到的校準(zhǔn)結(jié)果的3%以?xún)?nèi)。每次的CO分析時(shí)間約為3分鐘。分析完成之后，將另一個(gè)樣品注入到柱內(nèi)，并重復(fù)上面的分析。在另一個(gè)實(shí)施例中，CO檢測(cè)系統(tǒng)84使用裝配有濾光片的84的Briiel&Kjffir多氣體監(jiān)控器1302型(#984的Briiel&KjaerMultigasMonitorType1302,得自Brtiel&Kjar公司(N訓(xùn)m，Denmark);圖中未示出)來(lái)檢測(cè)C0。使用上述測(cè)試系統(tǒng)對(duì)多氣體監(jiān)控器進(jìn)行校準(zhǔn)。用K型熱電偶(圖中未示出)與數(shù)字讀出設(shè)備(圖中未示出)(Fluke51K/JThermometer,得自Fluke公司(Everett,WA))監(jiān)測(cè)所述測(cè)試固定裝置的下游的空氣流溫度。為開(kāi)始測(cè)試，將包含催化劑的測(cè)試固定裝置82放置在支承平臺(tái)83上的29/42配件上。重新放置杯體80并使其密封在支承平臺(tái)83上。當(dāng)CO/空氣混合物被引入測(cè)試室81時(shí)，開(kāi)始測(cè)量出口的CO濃度。測(cè)量要持續(xù)一定的時(shí)間，通常為30分鐘。金涂覆方法將金納米級(jí)顆粒沉積在基質(zhì)顆粒上的方法除非另有專(zhuān)門(mén)說(shuō)明，否則使用具體實(shí)施方式中描述并且在圖2與圖3中示出的裝置按照下列步驟來(lái)制備催化材料。首先將300cc的基質(zhì)顆粒在空氣中過(guò)夜時(shí)加熱至約20CTC(在碳基質(zhì)的情況下為120°C，或者甚至達(dá)到約150°C)，以除去殘余的水。趁熱將其置于顆粒攪拌器裝置10中，隨后將室14抽真空。一旦室內(nèi)壓力處于10—5托的范圍內(nèi)，就讓氬濺射氣體在約10至15毫托的壓力(除非注明，否則通常為10毫托)下進(jìn)入室14。然后以給陰極施加預(yù)定的功率而開(kāi)始金的沉積過(guò)程。在金沉積過(guò)程中，顆粒攪拌器軸40以約4轉(zhuǎn)/分鐘的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。經(jīng)過(guò)預(yù)定時(shí)間之后停止輸出功率。該室14重新充滿(mǎn)空氣，并且從裝置10中取出被金涂覆的顆粒。在涂覆之前和之后稱(chēng)量金濺射靶32，以測(cè)定沉積的金的量。一般來(lái)講，靶重量損失的約20%代表沉積在樣品上的金。在沉積過(guò)程中，葉片42與室壁之間的間距被設(shè)為預(yù)定值，例如，如果需要避免粉碎的話(huà)，該值為1.7mm至2.7mra，甚至更大。實(shí)例l被濺射在Ti02/KurarayGG炭上的金CO入口濃度階躍變化的影響本樣品通過(guò)將金濺涂在300毫升的KurarayGG12x20目活性炭上而制備，所述活性炭已用分散于去離子水中的10%工shiharaST-31二氧化鈦利用工KAUltraTurraxT18勻化器(得自IKAWorks公司(Wilmington,DE))將22.1克ST-31二氧化鈦(IshiharaSangyoKaisha株式會(huì)社(Tokyo,Japan))分散在160克去離子水中。將所得漿液噴射(用蠕動(dòng)泵(得自ColePalmerInstruments公司，Chicago,工L，型號(hào)為wzlr057)以150克/min的速度將二氧化鈦分散體泵送通過(guò)Qorpak手觸發(fā)式噴霧器(得自Qorpak公司，Bridgeville，PA)，使之形成細(xì)霧狀)到200克KurarayGG12x20目活性炭上，其中該活性炭被置于成20度角以18轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的1加侖鋼反應(yīng)器中進(jìn)行混合。涂覆顆粒之后，用熱風(fēng)槍除去足量的水，以使得顆粒在正在旋轉(zhuǎn)的反應(yīng)器中自由流動(dòng)。將經(jīng)涂覆的顆粒在烘箱中以12CTC干燥大約2小時(shí)，獲得均勻的白色涂層。將樣品在15(TC下進(jìn)一步干燥24小時(shí)。在129.54克樣品上涂覆通過(guò)PVD沉積的0.88克金(由靶的重量損失得到)。涂布機(jī)使用高2.7cm、葉片間隙1.7mm的攪拌器，并且?guī)Э椎娜~片以4轉(zhuǎn)/分鐘的速度旋轉(zhuǎn)。背景壓力為8.7x10—5托。濺射功率為0.03千瓦，并持續(xù)1小時(shí)。在直徑為3.5英寸的鋁制測(cè)試固定裝置中，以30升/分鐘的條件對(duì)100毫升樣品(43.1克)進(jìn)行C0作用測(cè)試(測(cè)試過(guò)程1)。測(cè)試過(guò)程的相對(duì)濕度(RH)為93%。用過(guò)濾器出口處的熱電偶測(cè)量空氣溫度。本測(cè)試使用的GC配有能夠檢測(cè)含量低于lppm的CO的甲烷化器/FID檢測(cè)器。測(cè)試開(kāi)始時(shí)的初始C0作用濃度為2500ppm。在此作用過(guò)程中，在過(guò)濾器出口處沒(méi)有檢測(cè)到C0。過(guò)濾器出口處的空氣溫度(圖上的空白圓圈)穩(wěn)步上升，并在約40分鐘后達(dá)到約4rC。在測(cè)試開(kāi)始后約42分鐘時(shí)，入口C0濃度突然被增加至10，000ppm。在過(guò)濾器出口處仍然沒(méi)有檢測(cè)到C0。出口處的空氣溫度開(kāi)始急劇上升，并且在測(cè)試末期達(dá)到約96°C。對(duì)針對(duì)CO的呼吸過(guò)濾器而言，在本測(cè)試中使用上述催化劑的條件下觀察到的對(duì)入口C0濃度的突然變化做出迅速響應(yīng)這是非常有利的。測(cè)試結(jié)果在圖9中示出。用空白圓圈表示的數(shù)據(jù)示出測(cè)試過(guò)程中的出口處的溫度。用黑色三角表示的數(shù)據(jù)示出在出口處測(cè)得的CO含量。該過(guò)濾體系對(duì)作用氣流中的CO濃度的階躍增加所做的響應(yīng)如此迅速，以至于在出口處沒(méi)有檢測(cè)到任何可識(shí)別的CO尖峰信號(hào)。實(shí)例2被濺射在Ti(VKurarayGG炭上的Au:較少量的催化劑材料重復(fù)實(shí)例l所述的測(cè)試，不同的是僅僅使用50毫升相同的催化劑。此外，將CO作用濃度保持在2500ppm(本測(cè)試沒(méi)有采用階躍增加至10，000ppm的步驟)。測(cè)試結(jié)果在圖10中示出。用空白圓圈表示的數(shù)據(jù)示出在出口處的溫度數(shù)據(jù)，并且用黑色三角表示的數(shù)據(jù)示出在出口處檢測(cè)到的CO數(shù)據(jù)。在整個(gè)120分鐘的測(cè)試中，在過(guò)濾器出口處沒(méi)有檢測(cè)到C0。過(guò)濾器出口處的空氣溫度(圖中的空白圓圈)稍有升高，隨后穩(wěn)定保持在約42.7'C。本實(shí)例表明本發(fā)明的催化劑對(duì)CO氧化具有極高的活性。實(shí)例3被濺射在Ti02/KurarayGG炭上的Au:在較高流速下CO入口濃度的階躍變化所產(chǎn)生的影響本樣品通過(guò)將金濺涂在300毫升的KurarayGG12x20目活性炭上而制備，所述活性炭已用分散于去離子水中的10°/。Ho油ikatUV100二氧化鈦涂覆過(guò)。利用IKAUltraTurraxT18勻化器(得自工KAWorks公司，Wilmington,DE)將22.1克HombikatUV100(得自SachtlebenChemieGmbh公司，Duisburg,Germany)分散于150克去離子水中。將所得漿液噴射(用蠕動(dòng)泵(得自ColePalmerInstruments公司，Chicago,IL，型號(hào)為wzlr057)以150克/分鐘(gr/min)的速度將二氧化鈦分散體泵送通過(guò)Qorpak手觸發(fā)式噴霧器(得自Qorpak公司，Bridgeville，PA)，使之成細(xì)霧狀)到200克KurarayGG12x20目活性炭上，其中該活性炭被置于成20度角以18轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的1加侖鋼反應(yīng)器中進(jìn)行混合。在涂覆顆粒之后，用熱風(fēng)槍除去足量的水，以使得顆粒能夠在旋轉(zhuǎn)的反應(yīng)器中自由流動(dòng)。將經(jīng)涂覆的顆粒在烘箱中在12(TC下干燥大約2小時(shí)，獲得均勻的白色涂層。在15(TC下進(jìn)一步干燥樣品24小時(shí)。在126克樣品上涂覆了1.34克金(由靶的重量損失得到)。涂布機(jī)使用高2.7cm、葉片間隙2.7腿的攪拌器，并且?guī)Э椎娜~片以4轉(zhuǎn)/分鐘的速度旋轉(zhuǎn)。背景壓力為8.50x10—5托。濺射功率為0.04kW，并且持續(xù)1小時(shí)。如實(shí)例l所述的方法，對(duì)50毫升樣品進(jìn)行測(cè)試(測(cè)試方法l)，但是用64升/分鐘的流量來(lái)代替30升/分鐘的流量。其他的差別是，測(cè)試開(kāi)始時(shí)的一氧化碳作用濃度為1200卯m，并且在約60分鐘時(shí)，將CO入口濃度突然增至10，000ppm。在85升/分鐘的條件下，固定裝置中樣品的AP為18.5mm水柱。測(cè)試朋為〉90%。結(jié)果在圖11中示出。用空白圓圈表示的數(shù)據(jù)示出在出口處的溫度數(shù)據(jù)，用黑色三角表示的數(shù)據(jù)示出在出口處檢測(cè)到的CO數(shù)據(jù)。過(guò)濾器出口處的CO濃度迅速達(dá)到約10至llppm的穩(wěn)定水平。幾乎沒(méi)有觀察到由于濕的作用氣體中的水蒸汽與干的催化劑相互作甩而產(chǎn)生的溫度尖峰信號(hào)。過(guò)濾器出口處的空氣溫度(空白圓圈)穩(wěn)定在約36°C。在CO作用濃度階躍提高至10，000ppm之后，出口處的CO濃度適度上升形成尖峰信號(hào)，但又迅速回落至12-15ppm。出口處的空氣溫度開(kāi)始迅速上升，并且達(dá)到約109°C。大約90分鐘后，將CO入口濃度降回至1200ppm。即使溫度降至5(TC以下，催化劑仍然發(fā)揮作用。在測(cè)試過(guò)程中，本實(shí)例中的催化劑重量增加了0.8克。在此測(cè)試過(guò)程中還使用B&K氣體分析儀來(lái)監(jiān)測(cè)CO的出口濃度。該裝置可以每隔約一分鐘分析一次樣品的CO含量，而GC要用約3分鐘才完成分析。用B&K測(cè)得的最高CO濃度為Ulppm。對(duì)于針對(duì)CO的呼吸過(guò)濾器而言，本測(cè)試過(guò)程中在使用上述催化劑的條件下對(duì)入口CO濃度的突然變化做出迅速響應(yīng)這是非常有利的。與其中使用氧化鋁主體的比較例A(下文)中樣品所做的響應(yīng)相比，本樣品對(duì)階躍增加的CO的響應(yīng)更加迅速，并且更加溫和。實(shí)例4經(jīng)去離子水漿液涂布得到的、位于GG炭上的12.5重量％的Hombikat利用IKAUltraTurraxT18勻化器(得自IKAWorks公司，Wilmington,DE)將28.5克HombikatUV100(得自Sachtleben公司，Germany)分散于160克去離子水中。將漿液噴射(用蠕動(dòng)泵(得自ColePalmerInstruments公司，Chicago,IL，型號(hào)為wzlr057)以150gr/min的速度將二氧化鈦分散體泵送通過(guò)Qorpak手觸發(fā)式噴霧器(得自Qorpak公司，Bridgeville，PA)，使之成細(xì)霧狀)到200克KurarayGG12x20目活性炭上，其中該活性炭被置于成20度角在18轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)的1加侖鋼反應(yīng)器中進(jìn)行混合。涂覆顆粒之后，用熱風(fēng)槍除去足量的水，使顆?？梢栽谛D(zhuǎn)的反應(yīng)器中自由流動(dòng)。將經(jīng)涂覆的顆粒在烘箱中于12(TC下干燥大約2小時(shí)，獲得均勻的白色涂層。將樣品在15(TC下進(jìn)一步干燥24小時(shí)。用PVD技術(shù)將6.98克金(由靶的重量損失得到)涂覆在126克樣品上。涂布機(jī)使用高2.7cm的攪拌器，并且?guī)Э椎娜~片以4轉(zhuǎn)/分鐘的速度旋轉(zhuǎn)。背景壓力為7.90x10—5托。濺射功率為O.12kW，并且持續(xù)2小時(shí)。實(shí)例5經(jīng)去離子水漿液涂布得到的、位于GG炭上的10重量％的ST-31用IKAUltraTurraxT18勻化器(得自IKAWorks公司，Wilmington,DE)將22.1克ST-31(得自Ishihara株式會(huì)社，Japan)分散于160克去離子水中。將所得漿液噴射(用蠕動(dòng)泵(得自ColePalmerInstruments公司，Chicago,IL，型號(hào)為wzlr057)以150gr/min的速度將二氧化鈦分散體泵送通過(guò)Qorpak手觸發(fā)式噴霧器(得自Qorpak公司，Bridgeville，PA)，使之成細(xì)霧的形式)到200克KurarayGG12x20目活性炭上，其中該活性炭被置于成20度角在18轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)的1加侖鋼反應(yīng)器中進(jìn)行混合。在涂覆顆粒之后，用熱風(fēng)槍除去足量的水，使顆?？梢栽谛D(zhuǎn)的反應(yīng)器中自由流動(dòng)。在烘箱中將經(jīng)涂覆的顆粒在12(TC下干燥大約2小時(shí)，獲得均勻的白色涂層。將樣品在15(TC下進(jìn)一步干燥24小時(shí)。用PVD技術(shù)將3.56克金(由靶的重量損失得到)涂覆在133克樣品上。涂布機(jī)使用高2.7cm的攪拌器，并且?guī)Э椎娜~片以4轉(zhuǎn)/分鐘的速度旋轉(zhuǎn)。背景壓力為1.020x10—5托。濺射功率為0.12kW，并且持續(xù)l小時(shí)。實(shí)例6經(jīng)0.5MKOH漿液涂布得到的、位于GG炭上的12.5重量％的ST-31用IKAUltraTurraxT18勻化器(得自IKAWorks公司，Wilmington,DE)將28.5克ST-31(得自Ishihara株式會(huì)社，Japan)分散于160克0.5M的KOH中。將所得槳液(用蠕動(dòng)泵(得自ColePalmerInstruments公司，Chicago,IL，型號(hào)為wzlr057)以150gr/min的速度將二氧化鈦分散體泵送通過(guò)Qorpak手觸發(fā)式噴霧器(得自Qorpak公司，Bridgeville，PA)，使之成細(xì)霧的形式)噴到200克KurarayGG12x20目活性炭上，其中活性炭被置于成20度角在18轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)的1加侖鋼反應(yīng)器中進(jìn)行混合。在涂覆顆粒之后，用熱風(fēng)槍除去足量的水，使顆?？梢栽谛D(zhuǎn)的反應(yīng)器中自由流動(dòng)。在烘箱中將經(jīng)涂覆的顆粒在12(TC下干燥大約2小時(shí)，獲得均勻的白色涂層。將樣品在15(TC下進(jìn)一步干燥24小時(shí)。用PVD技術(shù)將6.56克金(由靶的重量損失的得到)涂覆在143克樣品上。涂布機(jī)使用高2.7cm的攪拌器，帶孔的葉片以4轉(zhuǎn)/分鐘的速度旋轉(zhuǎn)。背景壓力為9.0x10—5托。濺射功率為0.24kW，并且持續(xù)l小時(shí)。實(shí)例7經(jīng)0.5MKOH漿液涂布得到的、在GG炭上的10重量％的ST-31用IKAUltraTurraxT18勻化器(得自IKAWorks公司，Wilmington,DE)將22.1克ST-31(得自Ishihara株式會(huì)社，Japan)分散于160克0.5M的K0H中。將所得漿液噴射(用蠕動(dòng)泵(得自ColePalmerInstruments公司，Chicago,IL，型號(hào)為wzlr057)以150gr/min的速度將二氧化鈦分散體泵送通過(guò)Qorpak手觸發(fā)式噴霧器(得自Qorpak公司，Bridgeville，PA)，使之成細(xì)霧的形式)到200克KurarayGG12x20目活性炭上，其中該活性炭被置于成20度角在18轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)的1加侖鋼反應(yīng)器中進(jìn)行混合。在涂覆顆粒之后，用熱風(fēng)槍除去足量的水，使顆?？梢栽谛D(zhuǎn)的反應(yīng)器中自由流動(dòng)。在烘箱中將經(jīng)涂覆的顆粒在12(TC下干燥大約2小時(shí)，獲得均勻的白色涂層。將樣品在15(TC下進(jìn)一步干燥24小時(shí)。用PVD技術(shù)將6.34克金(由靶的重量損失得到)涂覆在137克樣品上。涂布機(jī)使用高2.7cm的攪拌器，并且?guī)Э椎娜~片以4轉(zhuǎn)/分鐘的速度旋轉(zhuǎn)。背景壓力為1.06x10—5托。濺射功率為0.24kw,并且持續(xù)l小時(shí)。實(shí)例8樣品4-樣品7的C0催化性能下表示出樣品4至樣品7針對(duì)C0氧化的性能。圖8中也描述了這些樣品的性能。<table>tableseeoriginaldocumentpage57</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage58</column></row><table>比較例A被濺射到Ti02/洗過(guò)的Alcoa450氧化鋁上的Au:CO入口濃度的階躍變化所產(chǎn)生的影響本樣品通過(guò)將金濺涂在300毫升洗過(guò)的Alcoa450氧化鋁珠上而制備，所述氧化鋁珠已用分散于0.5MK2C(V溶液中的10%HombikatUV100二氧化鈦涂覆過(guò)。涂覆有二氧化鈦的Alcoa450氧化鋁珠用以下方式制備。通過(guò)用500毫升去離子水離心洗滌30.07克y-Fe203(得自SigmaAldrichFineChemicals公司，Milwaukee,Wisconsin)來(lái)制備在7JC中包含y-FeA的著色劑分散體。然后用500毫升碳酸鉀溶液洗滌該材料，其中所述碳酸鉀溶液通過(guò)將3.0克碳酸鉀溶解于500毫升去離子水中而制備。最后將所得材料用500毫升去離子水洗滌，并且離心分離。將回收的固體再次分散于去離子水中，使得按重量計(jì)，氧化鐵的濃度為1.64%。該分散體用于為二氧化鈦分散體著色，以便能監(jiān)測(cè)涂覆在Alcoa450氧化鋁珠上的二氧化鈦的均勻度。為了制備待用的Alcoa450氧化鋁珠，將約1升的氧化鋁珠浸入2升的去離子水中。將它們倒入與吸濾瓶相連的大布氏漏斗中。使洗滌水在重力作用下從漏斗排入吸濾瓶?jī)?nèi)。通過(guò)緩慢加入8升去離子水來(lái)進(jìn)一步洗滌氧化鋁珠。通過(guò)向該漏斗施加抽吸真空，將氧化鋁珠與洗滌水進(jìn)一步分離。在使用之前將氧化鋁珠放入烘箱內(nèi)在14(TC下干燥，并且將其放入密封罐中進(jìn)行冷卻。用高速剪切混合機(jī)(商品名為IKAUltraTurraxT18混合器；得自IKAWorks公司，Wilmington,DE)將10.O克的HombikatUVlOO二氧化鈦(得自SachtlebenChemieGmbh公司，Duisburg，Germany)與10.1克Y-FeA著色劑分散體、5.0克碳酸鉀以及90.2克去離子水混合，來(lái)制備二氧化鈦分散體。將該混合物施加到215.0克洗過(guò)的Alcoa450氧化鋁珠上，施加方式是通過(guò)Qorpak手觸發(fā)式噴霧器(得自Qorpak公司，Bridgeville，PA)以細(xì)霧的形式將分散體噴射到均勻鋪展在玻璃盤(pán)上的Alcoa450氧化鋁珠的薄床上。每噴射兩次之后，用橡膠刮棒輕輕地?cái)嚢柩趸X珠床，以便在氧化鋁珠上形成均勻的二氧化鈦分散體涂層。涂覆之后，將經(jīng)涂覆的珠子放入烘箱內(nèi)在IO(TC下干燥1小時(shí)，然后再在14(TC下干燥2小時(shí)。該材料的催化劑樣品是通過(guò)將金濺涂在300毫升經(jīng)二氧化鈦涂覆的Alcoa450氧化鋁珠上而制備的，沉積條件為陰極功率0.03kW;濺射時(shí)間-60分鐘；葉片間隙6.9mm;金靶的重量損失1.14克。在與實(shí)例3相同的條件下測(cè)試100毫升上述樣品(測(cè)試過(guò)程1)。在85升/分鐘的條件下，位于固定裝置中的樣品的AP為5.2mm水柱。測(cè)試RH為〉90%。測(cè)試結(jié)果在圖12中示出。用空白菱形表示的數(shù)據(jù)示出在出口處的溫度，并且用黑色三角表示的數(shù)據(jù)示出在出口處檢測(cè)到的C0數(shù)據(jù)。過(guò)濾器出口處的C0濃度(實(shí)心三角)在一小時(shí)內(nèi)從0緩慢增加至約12ppm。當(dāng)濕的作用空氣接觸到干的催化劑時(shí)，過(guò)濾器出口處的空氣溫度(空白圓圈)突升至約54°C。使用其中主體為碳的實(shí)例3所述的活化的催化劑，沒(méi)有出現(xiàn)這種溫度尖峰信號(hào)。隨后溫度在一小時(shí)內(nèi)緩慢降至約36.5°C。在測(cè)試開(kāi)始后約60分鐘時(shí)，將CO入口濃度突然增至10，000ppm。出口處的CO濃度明顯地上升形成尖峰信號(hào)，隨后回落至約6ppm。此樣品的恢復(fù)時(shí)間比實(shí)例3中的長(zhǎng)。在此測(cè)試過(guò)程中還用B&K氣體分析儀監(jiān)測(cè)C0的出口濃度。該裝置可以每隔約一分鐘分析一次樣品的C0含量，而GC用約3分鐘才完成分析。用B&K測(cè)得的最高C0濃度為1170ppm，該值比實(shí)例3中所觀察到的更溫和的尖峰信號(hào)要大一個(gè)數(shù)量級(jí)。出口處的空氣溫度開(kāi)始急劇上升，并且達(dá)到約105°C。約90分鐘后，C0入口濃度降至1200卯m。即使在溫度降至5CTC以下時(shí)，催化劑仍繼續(xù)發(fā)揮作用。測(cè)試過(guò)程中催化劑的重量增加了7.7克。與實(shí)例3中的活性炭催化劑相比，本實(shí)例中的氧化鋁催化劑在恢復(fù)至低的CO出口濃度之前會(huì)使得更多的CO穿過(guò)催化劑床。實(shí)例9被濺射到Ti(VKurarayGG炭上的Au:對(duì)環(huán)己垸的物理吸附作用對(duì)催化劑進(jìn)行環(huán)己垸作用的測(cè)試，以評(píng)價(jià)其對(duì)有機(jī)蒸汽的物理吸附能力。以未經(jīng)處理的KurarayGG12x20目活性炭作為對(duì)照物進(jìn)行測(cè)試。用高速剪切混合機(jī)(商品名為IKAUltraTurraxT18混合器；得自IKAWorks公司，Wilmington,DE)將10.0gHombikatUVlOO二氧化鈦(得自SachtlebenChemieGmbh公司，Duisburg，Germany)與60克去離子水混合來(lái)制備二氧化鈦分散體。將該混合物施加在100克12x20目KurarayGG炭粒上，其施加方式是通過(guò)Qorpak手觸發(fā)式噴霧器(得自Qorpak公司，Bridgeville,PA)以細(xì)霧的形式將分散體噴射到均勻鋪展在玻璃盤(pán)上的GG炭的薄床上。在每1-2次噴射后用橡膠刮刀輕輕地對(duì)碳粒床進(jìn)行混合，以便在碳粒上形成均勻的二氧化鈦分散體涂層。添加二氧化鈦之后，將經(jīng)二氧化鈦涂覆的顆粒放入烘箱內(nèi)在IO(TC下干燥30分鐘，然后在15(TC下干燥l小時(shí)。使用測(cè)試過(guò)程2中所述的方法在流量為1.6升/分鐘的條件下分別對(duì)5毫升(2.1克)各樣品進(jìn)行1000卯m環(huán)己烷作用測(cè)試。GC在ChromosorbW-HP80/100柱上配有6英尺的10%SE-30，以分析環(huán)己烷，而不是C0。結(jié)果在圖13中示出。這兩個(gè)樣品防護(hù)環(huán)己垸的能力非常相似。令人驚訝的是，復(fù)合催化劑體系的二氧化鈦涂層沒(méi)有不當(dāng)?shù)刈璧K有機(jī)蒸汽分子快速遷移到活性炭載體主體的內(nèi)部孔隙容積中。這表明結(jié)合到本發(fā)明復(fù)合催化劑中的炭主體仍然具有可觀的物理吸附能力。這種雙重功能在呼吸器過(guò)濾器中使用是有利的。實(shí)例10在18英寸RCDRotocone旋轉(zhuǎn)混合器-干燥器(得自Paul0.Abbe公司，Newark,NJ)中裝入5.00千克的12x20KurarayGG炭(得自KurarayChemical株式會(huì)社，Osaka,Japan)和681克的HombikatUVlOO二氧化鈦納米顆粒(得自SachtlebenChemie公司，DE)。在轉(zhuǎn)速為每分鐘12轉(zhuǎn)的條件下在Rotocone混合器-干燥器中將該組合物攪拌30秒。在攪拌的同時(shí)，用蠕動(dòng)泵通過(guò)帶有l(wèi)l(T扇狀物的8密耳噴嘴將5.0千克蒸餾水在10分鐘內(nèi)噴射到炭與Hombikat的混合物上。向所述Rotocone施加真空(-25英寸Hg)并加熱(140°C，SterlcomodelF6016-MX加熱器(得自Sterling公司，NewBerlin,W工)，設(shè)定值)來(lái)干燥混合物。在用Rotocone干燥的過(guò)程中，將混合物的攪拌速度降至每分鐘0.5轉(zhuǎn)。7.5小時(shí)后結(jié)束干燥。重復(fù)此過(guò)程，并且合并這兩個(gè)樣品。在用PVD涂覆之前，將樣品在15CTC下干燥12小時(shí)。使用上文所述的涂覆金的方法在9,788克樣品上涂覆109.3克經(jīng)PVD沉積的金(由靶的重量損失得出；電感耦合等離子分析顯示出經(jīng)涂覆的顆粒包含0.55重量％的金)，但所用的涂覆方法與上文所述的涂覆方法有以下差別。使用的是容量更大、但其他都類(lèi)似的PVD涂覆裝置。涂覆室的長(zhǎng)度為19.75英寸，直徑為15.125英寸。在此情況中，涂布機(jī)使用葉片間隙為4.7mm的攪拌器，并且?guī)Э椎娜~片以1轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。開(kāi)始濺射前的背景壓力為6.8x10—5托。濺射功率為0.3kw，并且持續(xù)12小時(shí)。以15毫托的壓力提供工藝氬氣。用帶24目篩網(wǎng)的Sweco機(jī)械篩將催化劑過(guò)篩，以分離出尺寸小于704微米的細(xì)小顆粒。這些細(xì)小顆粒重約305克。該細(xì)小顆粒組分通常被舍棄不用，因?yàn)槠溥^(guò)于細(xì)小而不適用于呼吸器。將該催化劑加到HAF介質(zhì)上，并且按以下實(shí)例17進(jìn)一步描述的方法進(jìn)行測(cè)試。實(shí)例11.擔(dān)載AU/Ti02的HAF。將包含具有催化活性的Au的催化劑顆粒擔(dān)載到直徑13.3cmx厚2cm的HAF介質(zhì)上，其中所述的Au是使用上述的金涂覆方法沉積在Hombikat二氧化鈦上的。沒(méi)有炭存在。通過(guò)多次地向HAF介質(zhì)的兩面撒上催化劑顆粒，并且抖落多余的顆粒來(lái)制備樣品。根據(jù)金涂覆方法通過(guò)PVD在101.18克HombikatUV100上制備經(jīng)金涂覆的Ti02，其中靶的損失為9.35克。HAF的初始質(zhì)量為29.71克，并將經(jīng)3.09克金涂覆的1102擔(dān)載到介質(zhì)中。表l.在16LPM(升/分鐘)的條件下針對(duì)樣品11的C0數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage61</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage62</column></row><table>在70%RH的條件下將流速增大到64LPM，因此CO濃度降至930ppm。表2.在64LPM的條件下針對(duì)樣品11的CO數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage62</column></row><table>實(shí)例12-實(shí)例16.在二氧化鈦上的金按照以下詳述的方式、使用根據(jù)上述的金涂覆方法的PVD法制備擔(dān)載有催化劑顆粒的HAF樣品，其中所述的催化劑顆粒包含位于Ti02上的具有催化活性的Au。所有實(shí)例都使用如實(shí)例11中所述的直徑13.3cmx厚2cm的HAF介質(zhì)盤(pán)進(jìn)行制備。表3.實(shí)例12-16<table>tableseeoriginaldocumentpage62</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage63</column></row><table>a和實(shí)例6中的情況相同。b指擔(dān)載在HAF介質(zhì)上的催化劑顆粒的總重量。實(shí)例12-實(shí)例16的CO數(shù)據(jù)均在以下條件下獲得CO作用流速為64LPM,CO的濃度為3760ppm(對(duì)ttl2、13和14而言)或3720卯m(對(duì)#15和16而言，朋為〉90%)。表4.在64LPM的條件下針對(duì)樣品12的CO數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage64</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage65</column></row><table>將得自實(shí)例10的催化劑樣品擔(dān)載到直徑13.3cmx厚2cm的HAF盤(pán)(30.19克)上。所述的細(xì)小顆粒組分通常被舍棄不用，因?yàn)槠溥^(guò)于細(xì)小而不適用于呼吸器。在裝滿(mǎn)催化劑后，該HAF樣品重52.7克。因此它負(fù)載有約22.5克的催化劑。將裝填好的樣品放在直徑為13.3cm的20微米BMF料片上，以防止散落的催化劑顆粒脫落到樣品流中。在85lpm的條件下測(cè)試壓降，并且測(cè)得的值為2.2mm水柱。BMF本身的壓降為1.8mm水柱。因此，由二者之差得到，擔(dān)載有催化劑的HAF盤(pán)具有0.4mm水柱的壓降。在64LPM的條件下進(jìn)行CO測(cè)試，其中一氧化碳作用濃度為3940ppm，并且相對(duì)濕度〉90%。表9.實(shí)例17的C0測(cè)試數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage66</column></row><table>將樣品留置在測(cè)試固定裝置上過(guò)夜，但關(guān)閉濕度控制。放置17小時(shí)之后，濕度降至〈15%;并且在出口處測(cè)得的CO濃度僅升至L5ppm，仍產(chǎn)生99.96%的轉(zhuǎn)化率。該實(shí)例也證明了由能夠以高含量水平在HAF介質(zhì)上擔(dān)載包含炭的催化劑(因?yàn)樘靠梢苑浅＠喂痰乇Ａ粼贖AF介質(zhì)上)而產(chǎn)生的性能。實(shí)例18.擔(dān)載有細(xì)小的Au/Ti02/GG催化劑的HAF。用研缽與研杵將GG12x20標(biāo)準(zhǔn)目數(shù)的炭研磨成150到300^rni(50x100目)之間的碎粒。然后將樣品用33重量％的HombikatUV100二氧化鈦(其根據(jù)實(shí)例6中引用的步驟用0.2摩爾K0H水溶液處理過(guò))進(jìn)行涂覆，隨后再根據(jù)本文所述的金涂覆方法用具有催化活性的金(8.1克，由濺射損失得出)進(jìn)行涂覆。將催化劑樣品擔(dān)載到直徑13.3cmx厚2cm的HAF盤(pán)上，直至裝滿(mǎn)為止。被負(fù)載的催化劑的總質(zhì)量為18.10克。將擔(dān)載后的樣品放在一張直徑為13.3cm的BMF上，以防止散落的催化劑顆粒脫落到樣品流中。在851pm的條件下測(cè)試壓降，并且測(cè)得的值為1.7腿水柱。單獨(dú)的BMF的壓降為1.3ram水柱，因此，由二者之差得到，經(jīng)擔(dān)載的盤(pán)的壓降為0.4mm水柱。表10.<table>tableseeoriginaldocumentpage67</column></row><table>結(jié)合對(duì)本說(shuō)明書(shū)或本文所公開(kāi)的本發(fā)明的實(shí)施方式的理解，本發(fā)明的其他實(shí)施例對(duì)本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將顯而易見(jiàn)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可在不脫離由所附權(quán)利要求書(shū)所限定的本發(fā)明真正的范圍與精神的情況下，對(duì)本文所述的原理和實(shí)施例進(jìn)行各種省略、修改和更改。權(quán)利要求1.一種催化劑體系，包括a)流體導(dǎo)管，其具有限定流動(dòng)通道的至少一部分的內(nèi)表面；以及b)多個(gè)具有催化活性的顆粒，其被設(shè)置在所述內(nèi)表面的至少一部分上，所述顆粒包含金催化劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的體系，所述顆粒粘附在所述導(dǎo)管的所述內(nèi)表面上。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的體系，其中電力有助于將所述顆粒粘附在所述內(nèi)表面上。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的體系，其中所述電力包括駐極體電荷。5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的體系，其中所述顆粒包含多相表面。6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)所述的體系，其中所述顆粒包含納米顆粒的聚集體，所述聚集體的尺寸在約0.2微米至約3微米的范圍內(nèi)，并且所述納米顆粒的尺寸在約3nm至約35nm的范圍內(nèi)。7.根據(jù)權(quán)利要求2至6中任一項(xiàng)所述的體系，其中所述顆粒包含具有納米級(jí)特征的表面，所述納米級(jí)特征有助于將所述的金固定成多個(gè)尺寸在約0.5nm至約50nm范圍內(nèi)的簇。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的體系，其中所述表面具有納米級(jí)孔隙。9.一種催化劑體系，包括a)流體導(dǎo)管，其具有限定流動(dòng)通道的至少一部分的內(nèi)表面；以及b)多個(gè)具有催化活性的復(fù)合顆粒，其被設(shè)置在所述內(nèi)表面的至少一部分上，所述復(fù)合顆粒具有包含多個(gè)客體顆粒與多個(gè)主體顆粒的客體/主體結(jié)構(gòu)，其中催化劑被設(shè)置在所述客體顆粒上。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的體系，其中所述復(fù)合顆粒粘附在所述導(dǎo)管的所述內(nèi)表面上。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的體系，其中電力有助于將所述復(fù)合顆粒粘附在所述內(nèi)表面上。12.根據(jù)權(quán)利要求ll所述的體系，其中所述電力包括駐極體電荷。13.根據(jù)權(quán)利要求9至12中任一項(xiàng)所述的體系，其中所述客體顆粒包含多相表面。14.根據(jù)權(quán)利要求9至13中任一項(xiàng)所述的體系，其中所述客體顆粒包含納米顆粒的聚集體，所述聚集體的尺寸在約0.2微米至約3微米的范圍內(nèi)，并且所述納米顆粒的尺寸在約3nm至約35nm的范圍內(nèi)。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的體系，其中所述主體顆粒的尺寸在約3微米至約1000微米的范圍內(nèi)。16.根據(jù)權(quán)利要求9至15中任一項(xiàng)所述的體系，其中所述客體顆粒包含二氧化鈦，并且所述主體顆粒包含碳或氧化鋁。17.根據(jù)權(quán)利要求9至16中任一項(xiàng)所述的體系，其中所述主體顆粒包含碳并結(jié)合有碳酸鉀。18.根據(jù)權(quán)利要求9至17中任一項(xiàng)所述的體系，其中所述催化劑包含金。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的體系，其中所述客體顆粒包含具有納米級(jí)特征的表面，所述納米級(jí)特征有助于將所述的金固定成多個(gè)尺寸在約0.5nm至約50nm范圍內(nèi)的簇。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的體系，其中所述表面具有納米級(jí)孔隙。21.—種催化劑體系，包括a)流體導(dǎo)管的陣列，每個(gè)流體導(dǎo)管都具有限定流動(dòng)通道的至少一部分的內(nèi)表面；以及b)金催化劑，其被設(shè)置在所述導(dǎo)管的所述內(nèi)表面的至少一部分上。22.—種制備催化劑體系的方法，包括以下步驟a)提供多個(gè)包含金催化劑的具有催化活性的顆粒；b)提供流體導(dǎo)管，其具有限定流動(dòng)通道的至少一部分的內(nèi)表面；以及c)使所述顆粒被負(fù)載在所述內(nèi)表面的至少一部分上。23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中電力有助于將所述顆粒粘附在所述內(nèi)表面上。24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述電力包括駐極體電荷。25.根據(jù)權(quán)利要求22至24中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述顆粒包含具有納米級(jí)特征的表面，所述納米級(jí)特征有助于將所述的金固定成多個(gè)尺寸在約0.5nm至約50nm范圍內(nèi)的簇。26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中所述表面具有納米級(jí)孔隙。27.根據(jù)權(quán)利要求22至26中任一項(xiàng)所述的方法，還包括使用PVD技術(shù)將所述金沉積在所述顆粒上的步驟。28.—種制備催化劑體系的方法，包括以下步驟a)提供多個(gè)具有催化活性的復(fù)合顆粒，所述復(fù)合顆粒具有包含多個(gè)客體顆粒與多個(gè)主體顆粒的客體/主體結(jié)構(gòu)，其中催化劑被設(shè)置在所述客體顆粒上；b)提供流體導(dǎo)管，其具有限定流動(dòng)通道的至少一部分的內(nèi)表面；以及c)使所述復(fù)合顆粒被負(fù)載在所述內(nèi)表面的至少一部分上。29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中電力有助于將所述復(fù)合顆粒粘附在所述內(nèi)表面上。30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中所述電力包括駐極體電荷。31.根據(jù)權(quán)利要求28至30中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述客體顆粒包含二氧化鈦，并且所述主體顆粒包含碳或氧化鋁。32.根據(jù)權(quán)利要求28至31中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述催化劑包含金。33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，還包括使用PVD技術(shù)將所述金沉積在所述客體顆粒上的步驟。34.根據(jù)權(quán)利要求28至33中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述客體顆粒包含具有納米級(jí)特征的表面，所述納米級(jí)特征有助于將所述的金固定成多個(gè)尺寸在約0.5nm至約50nm范圍內(nèi)的簇。35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中所述表面具有納米級(jí)孔隙。36.—種催化氧化物質(zhì)的方法，包括以下步驟(a)提供根據(jù)權(quán)利要求l、9與21中任一項(xiàng)所述的催化劑體系；和(b)使包含所述物質(zhì)的流體在一定條件下流經(jīng)所述體系，其中所述條件使得所述物質(zhì)的至少一部分被氧化。37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中所述物質(zhì)包含CO。全文摘要本發(fā)明涉及一種高活性、低壓降的催化劑體系。具有催化活性的物質(zhì)被設(shè)置在主體的通道側(cè)壁的至少一部分上，所述主體包含一個(gè)或多個(gè)流動(dòng)通道。所述通道的側(cè)壁優(yōu)選帶有電荷，如靜電或駐極體電荷，以有助于將所述具有催化活性的物質(zhì)粘附在所述側(cè)壁上。所述具有催化活性的物質(zhì)優(yōu)選包含被設(shè)置在顆粒狀載體上的金，并且使用PVD技術(shù)使具有催化活性的金沉積在所述載體上。可任選的是，也可以用有利于使所述顆粒與所述側(cè)壁之間吸引的方式對(duì)所述承載金的顆粒進(jìn)行充電。文檔編號(hào)B01J21/18GK101394929SQ200780007123公開(kāi)日2009年3月25日申請(qǐng)日期2007年2月28日優(yōu)先權(quán)日2006年2月28日發(fā)明者吉納·M·布切拉托,巴德里·維拉拉哈萬(wàn),托馬斯·E·伍德,托馬斯·I·英斯利,拉里·A·布雷,杜安·D·范斯勒,馬爾文·E·瓊斯申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司