專利名稱：一種納米銀常溫一氧化碳氧化催化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種催化劑及其制備方法，特別是涉及一種納米銀常溫一氧化碳氧化催化劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
一氧化碳是空氣中的主要污染物之一，機動車尾氣、礦井中的氣體和家用煤氣灶的排放氣等，均含有大量的一氧化碳氣體，它可與人體內(nèi)的血紅蛋白結(jié)合，削弱血紅蛋白的輸氧能力，損害人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，所以有必要對一氧化碳進行凈化。此外，在空氣凈化器一氧化碳氣體傳感器、二氧化碳激光器氣體純化、一氧化碳防毒面具、密閉系統(tǒng)內(nèi)一氧化碳的消除等也涉及到一氧化碳的催化氧化。因此一氧化碳的催化反應(yīng)已經(jīng)成為該領(lǐng)域研究的熱點之一，尤其是一氧化碳低(常)溫的氧化脫除成為研究中的重點。·
目前，研究的具有一氧化碳催化性能催化劑按照種類主要有貴金屬催化劑和非貴金屬催化劑兩種。貴金屬催化劑包括鈀、鉬、金等，特別是近十幾年發(fā)展起來的負載型金催化劑更是成為研究熱點。這類催化劑普遍具有較高的活性，但由于價格高昂、一般避免不了硫中毒等缺陷且對制備工藝的要求比較苛刻，抑制了其在工業(yè)中的廣泛應(yīng)用。相比之下，非貴金屬催化劑成本較低，研究歷史較長，有些催化劑比較成熟，已經(jīng)被廣泛使用。如霍加拉特催化劑自被研制成功后，被廣泛應(yīng)用于防毒面具、一氧化碳分析裝置上。但是非貴金屬催化劑存在著對水蒸氣敏感，潮濕環(huán)境下快速失效。因此研究開發(fā)能夠代替貴金屬的性能較好的、穩(wěn)定的非貴金屬催化劑逐漸成為催化領(lǐng)域的一個研究熱點。經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，文獻公開了一種消除潮濕空氣中一氧化碳的催化劑及其制備方法。該催化劑由在載體和活性組分構(gòu)成，載體為大孔硅膠，活性組分為高分散的銀與氧化銅，其中活性組分占載體總重量的I 20%，銀、銅的質(zhì)量比為1:1 1:10。該催化劑在低于80°C條件可以將潮濕空氣中的一氧化碳消除，最低35°C時可將小于IOppm的一氧化碳消除。但是該催化劑制備時需要使用H2對焙燒后的催化劑進行還原，制備方法較復(fù)雜，且使用條件為一氧化碳濃度小于IOppm,需要最低35°C才可以實現(xiàn)一氧化碳的全轉(zhuǎn)化，大大限制了其在常溫下對一氧化碳進行處理的工程中的應(yīng)用。又經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)一種香煙構(gòu)件包含用于將一氧化碳轉(zhuǎn)化成二氧化碳的銀基催化劑。該銀基催化劑包括承載在金屬氧化物載體顆粒之和/或之上的金屬銀和/或氧化銀的顆粒。該催化劑也可用于非香煙場合。該類銀基催化劑在常溫下對一氧化碳幾乎無催化作用，只有溫度高于100°c時才對一氧化碳有較好的催化效果，因此該催化劑不使用于常溫條件下對一氧化碳的催化氧化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供了一種納米銀常溫一氧化碳氧化催化劑，其特征在于是以分子篩為載體，經(jīng)金屬氧化物改性后負載硝酸銀后經(jīng)還原制得；其質(zhì)量百分比組成為O. 25 25%的金屬氧化物，I 10%的納米銀，余量為分子篩載體。
所述的分子篩為3A、4A、5A、13X中的一種；所述納米銀的粒徑為10 lOOnm。本發(fā)明提供了一種納米銀常溫一氧化碳氧化催化劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟
(1)將金屬硝酸鹽溶解于去離子水中制得溶液，將分子篩浸潰于溶液中，浸潰I 3小時；將浸潰好的分子篩置于烘箱中120°C烘干I 6小時后,在350 700°C焙燒2 6小時，冷卻，制得負載金屬氧化物的分子篩；
(2)配制硝酸銀浸潰液，將步驟(I)制得的負載金屬氧化物的分子篩浸潰于浸潰液中I 3小時，取出120°C烘干I 6小時；
(3)將步驟(2)烘干制得的材料用還原劑在20 80°C下還原I 24小時，洗滌、烘干后即制得納米銀常溫一氧化碳氧化催化劑。所述金屬硝酸鹽為銅硝酸、錳硝酸、鈷硝酸、鐵硝酸、釩硝酸、鑰硝酸、鉍硝酸、鎳硝 酸、鈰硝酸、釹硝酸、鑭硝酸中的一種或其組合種。所述的還原劑為硼氫化鈉、或水合肼、或異丙醇、或甲醛、或甲醇。本發(fā)明提供的以分子篩為載體的納米銀常溫一氧化碳氧化催化劑在常溫(20°C)條件下，一氧化碳含量5 IOOOppm時，對一氧化碳的凈化效率可達90%以上。催化劑性能評價在U型玻璃反應(yīng)器中進行，反應(yīng)器體積空速(GHSV)為10000 20000 IT1，反應(yīng)在20 V下進行。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。實施例I
稱取O. 0786g硝酸銀溶解于O. 5ml去離子水中，將已稱重的O. 5g3A分子篩浸潰于硝酸銀溶液中1.5h，然后120°C下烘干4h。稱取O. 0125g硼氫化鈉溶于5ml去離子水中，將烘干后的樣品用硼氫化鈉溶液在60°C下還原2h，還原后用去離子水洗滌至中性，120°C烘干4h即制得催化劑樣品。本實施例制得的催化劑在反應(yīng)溫度20°C、空速UOOOtr1時，對CO的凈化效率為25. 8%。實施例2
稱取O. 0786g硝酸銀溶解于O. 5ml去離子水中，將已稱重的O. 5g4A分子篩浸潰于硝酸銀溶液中1.5h，然后120°C下烘干4h。稱取O. 0125g硼氫化鈉溶于5ml去離子水中，將烘干后的樣品用硼氫化鈉溶液在60°C下還原2h，還原后用去離子水洗滌至中性，120°C烘干4h即制得催化劑樣品。本實施例制得催化劑在反應(yīng)溫度20°C、空速UOOOtr1時，對CO的凈化效率為32. 4%。實施例3
稱取O. 0786g硝酸銀溶解于O. 5ml去離子水中，將已稱重的O. 5g5A分子篩浸潰于硝酸銀溶液中1.5h，然后120°C下烘干4h。
稱取O. 0125g硼氫化鈉溶于5ml去離子水中，將烘干后的樣品用硼氫化鈉溶液在60°C下還原2h，還原后用去離子水洗滌至中性，120°C烘干4h即制得催化劑樣品。本實施例制得催化劑在反應(yīng)溫度20°C、空速UOOOtr1時，對CO的凈化效率為35. 8%。實施例4
稱取O. 0786g硝酸銀溶解于O. 5ml去離子水中，將已稱重的O. 5gl3X分子篩浸潰于硝酸銀溶液中I. 5h，然后120°C下烘干4h。稱取O. 0125g硼氫化鈉溶于5ml去離子水中，將烘干后的樣品用硼氫化鈉溶液在60°C下還原2h，還原后用去離子水洗滌至中性，120°C烘干4h即制得催化劑樣品。本實施例制得催化劑在反應(yīng)溫度20°C、空速UOOOtr1時，對CO的凈化效率為 41. 5%。實施例5
稱取O. 0759g硝酸銅溶解于含有O. 0515g硝酸錳的去離子水中，配制成O. 5ml的浸潰液，將已稱重的O. 5gl3X分子篩浸潰于混合溶液中I. 5h，然后120°C下烘干4h ;烘干后的樣品置于馬弗爐中550°C焙燒3h制得復(fù)合載體。稱取O. 0786g硝酸銀溶解于O. 5ml去離子水中，將已制備好的復(fù)合載體浸潰于硝酸銀溶液中I. 5h，然后120°C下烘干4h。稱取O. 0125g硼氫化鈉溶于5ml去離子水中，將烘干后的樣品用硼氫化鈉溶液在60°C下還原2h，還原后用去離子水洗滌至中性，120°C烘干4h即制得催化劑樣品。本實施例制得催化劑在反應(yīng)溫度20°C、空速UOOOtr1時，對CO的凈化效率為67. 9%。實施例6
稱取O. 0759g硝酸銅溶解于含有O. 103g硝酸錳的去離子水中，配制成O. 5ml的浸潰液，，將已稱重的O. 5gl3X分子篩浸潰于混合溶液中1.5h，然后120°C下烘干4h ;烘干后的樣品置于馬弗爐中550°C焙燒3h制得復(fù)合載體。稱取O. 0786g硝酸銀溶解于O. 5ml去離子水中，將已制備好的復(fù)合載體浸潰于硝酸銀溶液中I. 5h，然后120°C下烘干4h。稱取O. 0125g硼氫化鈉溶于5ml去離子水中，將烘干后的樣品用硼氫化鈉溶液在60°C下還原2h，還原后用去離子水洗滌至中性，120°C烘干4h即制得催化劑樣品。本實施例制得催化劑在反應(yīng)溫度20°C、空速UOOOtr1時，對CO的凈化效率為95. 7%。實施例7
稱取O. 0759g硝酸銅溶解于含有O. 2575g硝酸錳的去離子水中，配制成O. 5ml的浸潰液，，將已稱重的O. 5gl3X分子篩浸潰于混合溶液中1.5h，然后120°C下烘干4h ;烘干后的樣品置于馬弗爐中550°C焙燒3h制得復(fù)合載體。稱取O. 0786g硝酸銀溶解于O. 5ml去離子水中，將已制備好的復(fù)合載體浸潰于硝酸銀溶液中I. 5h，然后120°C下烘干4h。稱取O. 0125g硼氫化鈉溶于5ml去離子水中，將烘干后的樣品用硼氫化鈉溶液在60°C下還原2h，還原后用去離子水洗滌至中性，120°C烘干4h即制得催化劑樣品。
本實施例制得催化劑在反應(yīng)溫度20°C、空速UOOOtr1時，對CO的凈化效率為77. 6%。實施例8
稱取O. 0759g硝酸銅與O. 1755g硝酸鈷溶解于O. 5ml去離子水中，將已稱重的O. 5gl3X分子篩浸潰于混合溶液中I. 5h，然后120°C下烘干4h ;烘干后的樣品置于馬弗爐中550°C焙燒3h制得復(fù)合載體。稱取O. 0786g硝酸銀溶解于O. 5ml去離子水中，將已制備好的復(fù)合載體浸潰于硝酸銀溶液中I. 5h，然后120°C下烘干4h。稱取O. 0125g硼氫化鈉溶于5ml去離子水中，將烘干后的樣品用硼氫化鈉溶液在60°C下還原2h，還原后用去離子水洗滌至中性，120°C烘干4h即制得催化劑樣品。本實施例制得催化劑在CO濃度為40ppm、反應(yīng)溫度20°C、空速120001^時，對CO 的凈化效率為63. 9%。實施例9
稱取O. 0759g硝酸銅溶解于含有O. 103g硝酸錳的去離子水中，配制成O. 5ml的浸潰液，，將已稱重的O. 5gl3X分子篩浸潰于混合溶液中1.5h，然后120°C下烘干4h ;烘干后的樣品置于馬弗爐中550°C焙燒3h制得復(fù)合載體。稱取O. 0079g硝酸銀溶解于O. 5ml去離子水中，將已制備好的復(fù)合載體浸潰于硝酸銀溶液中I. 5h，然后120°C下烘干4h。稱取O. 00125g硼氫化鈉溶于5ml去離子水中，將烘干后的樣品用硼氫化鈉溶液在60°C下還原2h，還原后用去離子水洗滌至中性，120°C烘干4h即制得催化劑樣品。本實施例制得催化劑在反應(yīng)溫度20°C、空速UOOOtr1時，對CO的凈化效率為69. 4%。實施例10
稱取O. 0759g硝酸銅溶解于含有O. 103g硝酸錳的去離子水中，配制成O. 5ml的浸潰液，，將已稱重的O. 5gl3X分子篩浸潰于混合溶液中I. 5h，然后120°C下烘干4h ;烘干后的樣品置于馬弗爐中550°C焙燒3h制得復(fù)合載體。稱取O. 0393g硝酸銀溶解于O. 5ml去離子水中，將已制備好的復(fù)合載體浸潰于硝酸銀溶液中I. 5h，然后120°C下烘干4h。稱取O. 0065g硼氫化鈉溶于5ml去離子水中，將烘干后的樣品用硼氫化鈉溶液在60°C下還原2h，還原后用去離子水洗滌至中性，120°C烘干4h即制得催化劑樣品。本實施例制得催化劑在CO濃度為40ppm、反應(yīng)溫度20°C、空速120001^時，對CO的凈化效率為80. 3%。
權(quán)利要求
1.一種納米銀常溫一氧化碳氧化催化劑，其特征在于是以分子篩為載體，經(jīng)金屬氧化物改性后負載硝酸銀后經(jīng)還原制得；其質(zhì)量百分比組成為O. 25 25%的金屬氧化物，I 10%的納米銀，余量為 分子篩載體。
2.根據(jù)權(quán)力要求I所述的一種納米銀常溫一氧化碳氧化催化劑，其特征在于所述的分子篩為3A、4A、5A、13X中的一種；所述納米銀的粒徑為10 lOOnm。
3.根據(jù)權(quán)力要求I所述的一種納米銀常溫一氧化碳氧化催化劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟 (1)將金屬硝酸鹽溶解于去離子水中制得溶液，將分子篩浸潰于溶液中，浸潰I 3小時；將浸潰好的分子篩置于烘箱中120°C烘干I 6小時后,在350 700°C焙燒2 6小時，冷卻，制得負載金屬氧化物的分子篩； (2)配制硝酸銀浸潰液，將步驟(I)制得的負載金屬氧化物的分子篩浸潰于浸潰液中I 3小時，取出120°C烘干I 6小時； (3)將步驟(2)烘干制得的材料用還原劑在20 80°C下還原I 24小時，洗滌、烘干后即制得納米銀常溫一氧化碳氧化催化劑。
4.根據(jù)權(quán)力要求3所述的一種納米銀常溫一氧化碳氧化催化劑的制備方法，其特征在于所述金屬硝酸鹽為銅硝酸、錳硝酸、鈷硝酸、鐵硝酸、釩硝酸、鑰硝酸、鉍硝酸、鎳硝酸、鈰硝酸、釹硝酸、鑭硝酸中的一種或其組合種。
5.根據(jù)權(quán)力要求3所述的一種納米銀常溫一氧化碳氧化催化劑的制備方法，其特征在于所述的還原劑為硼氫化鈉、或水合肼、或異丙醇、或甲醛、或甲醇。
全文摘要
一種納米銀常溫一氧化碳氧化催化劑，其特征在于是以分子篩為載體，經(jīng)金屬氧化物改性后負載硝酸銀后經(jīng)還原制得；其質(zhì)量百分比組成為0.25～25%的金屬氧化物，1～10%的納米銀，余量為分子篩載體。本發(fā)明還提供了一種納米銀常溫一氧化碳氧化催化劑的制備方法。本發(fā)明制得的催化劑在常溫條件下具有對一氧化碳凈化效率高、成本較低、制備工藝簡單等優(yōu)點。在一氧化碳含量為5～1000ppm時，對一氧化碳的凈化效率可達到90%以上。
文檔編號B01D53/62GK102886273SQ201110203320
公開日2013年1月23日 申請日期2011年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月20日
發(fā)明者劉洋, 姚煒, 周潔, 張豪杰, 鄒娟珍, 何丹農(nóng) 申請人:上海納米技術(shù)及應(yīng)用國家工程研究中心有限公司