一種用于低溫催化氧化一氧化碳的整體式催化劑及其制備方法
【專利說明】-種用于低溫催化氧化一氧化碳的整體式催化劑及其制備 方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明設(shè)及一種用于低溫催化氧化一氧化 碳的整體式催化劑，還設(shè)及所述用于低溫催化氧化一氧化碳的整體式催化劑的制備方法。 【【背景技術(shù)】】
[0002] C0是空氣中的主要污染物之一，煤、天然氣等不完全燃燒、化學(xué)化工行業(yè)生產(chǎn)和機 動車使用均會造成大量的C0排放。隨著社會不斷進步，人們物質(zhì)生活水平不斷提高，人們 對環(huán)境的要求也在不斷提高。研究一氧化碳凈化技術(shù)，減少一氧化碳排放，具有非常重要的 意義。目前對于一氧化碳消除的方法有吸附法、催化氧化法、等離子體技術(shù)等。而對于大量 低濃度的一氧化碳廢氣最有效和簡單的方法是采用催化氧化的方式，從根本上消除一氧化 碳，它可W在較低溫度下將一氧化碳轉(zhuǎn)化成無毒的二氧化碳，環(huán)保、高效。
[0003] 一氧化碳催化氧化催化劑的主要制備方法有傳統(tǒng)浸潰法、溶膠凝膠法、共沉淀法、 沉淀沉積法、離子交換法等。
[0004] 目前工業(yè)上單純的C0催化燃燒技術(shù)較為簡單，但需要的溫度高，能耗大，而且還 會發(fā)生爆炸事故。而C0低溫催化氧化需求則比較多，如燃氣尾氣凈化、密閉環(huán)境C0凈化 等，另外復(fù)雜的應(yīng)用條件也是制約著C0低溫催化氧化實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的主要因素。目前，國內(nèi) 外C0低溫催化氧化研究主要為貴金屬基催化劑，盡管貴金屬基催化劑活性高，但其壽命和 穩(wěn)定性均存在問題，且該催化劑對硫、水汽等特別敏感，容易中毒失活。因此開發(fā)出具有高 活性、耐硫和耐水汽的C0低溫催化氧化催化劑是關(guān)鍵，具有重要的經(jīng)濟意義和社會意義。
[0005] 盡管對C0低溫催化氧化反應(yīng)已經(jīng)進行了相當(dāng)多的研究，但是公開發(fā)表的文獻很 少，通過深入研究催化劑制備方法、分散度、載體改性，來提高催化劑耐水氣和耐硫性的研 究文獻則很少。另外，對于整體式蜂窩催化劑，其難點在于涂層的涂敷，首先需要解決的是 載體預(yù)處理問題，預(yù)處理不僅僅是除去表面雜質(zhì)和污物，更重要的改善表面結(jié)構(gòu)，如擴大比 表面、擴大孔容、孔徑等方面。運些也將成為急需解決的問題。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0006] [要解決的技術(shù)問題]
[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種用于低溫催化氧化一氧化碳的整體式催化劑。
[0008] 本發(fā)明的另一個目的是提供所述用于低溫催化氧化一氧化碳的整體式催化劑的 制備方法。
[0009] [技術(shù)方案]
[0010] 本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的。
[0011] 本發(fā)明設(shè)及一種用于低溫催化氧化一氧化碳的整體式催化劑的制備方法。該制備 方法的步驟如下：
[0012] A、載體預(yù)處理 陽01引在溫度80~100°C的條件下，堇青石載體用酸溶液恒溫處理4~8小時，然后用水 洗涂至中性，再進行干燥；
[0014] B、制備前驅(qū)體
[0015] 按照領(lǐng)、錯與姉的原子比0. 5 :1. 0 :0. 5,由硝酸領(lǐng)、氧氯化錯與硝酸姉制備金屬離 子總濃度為0. 5~1.Omol/L的混合鹽水溶液；然后
[0016] 讓所述的混合鹽水溶液與濃度為1~5mol/L的碳酸錠水溶液或濃氨水溶液沉淀 劑并流滴加到反應(yīng)器中進行共沉淀，將共沉淀系統(tǒng)的抑維持在9. 8~10. 2 ;
[0017] 待并流滴加完成后，讓整個共沉淀系統(tǒng)在溫度95~105°C油浴中陳化處理2~4 小時，接著過濾，得到的共沉淀物經(jīng)去離子水洗涂、烘干與賠燒，得到Bae.sZrCee.5〇3復(fù)合金 屬氧化物；
[0018] 按照與上述復(fù)合金屬氧化物制備相同的方式，根據(jù)銅、鎖、儀與銅的原子比0.5: 0. 5 :0. 5 :0. 5,由硝酸銅、硝酸鎖、硝酸儀與硝酸銅制備得到1^曰。.55'。.5化。.5化。.5〇3復(fù)合金屬 氧化物；然后將Bau.sZrCeu.5〇3復(fù)合金屬氧化物與La。.5Sr。.5Ni。.5化。.503復(fù)合金屬氧化物按照 重量比1:1~2混合，得到復(fù)合金屬氧化物混合物；
[0019] 往所述復(fù)合金屬氧化物混合物中加入去離子水，攬拌混合，接著球磨得到復(fù)合金 屬氧化物涂覆液；
[0020] 讓步驟A處理的堇青石載體在所述復(fù)合金屬氧化物涂覆液中浸潰26~34分鐘， 分離，浸潰堇青石進行吹干、烘干與賠燒，運個處理過程重復(fù)進行，直至復(fù)合金屬氧化物涂 覆量為堇青石重量的5~15%，運樣得到一種整體式催化劑前驅(qū)體；
[0021] C、浸潰過渡金屬活性組分
[0022] 讓步驟B得到的整體式催化劑前驅(qū)體在濃度0. 2~0. 6mol/L的硝酸鉆水溶液中 在室溫下浸潰6~12小時，分離、烘干，再在空氣氣氛中賠燒，其賠燒產(chǎn)物含有W堇青石重 量計1~10 %活性組分仿化；
[0023] D、浸潰貴金屬活性組分
[0024] 在常溫下，讓步驟C得到的含有活性組分C〇3〇4的前驅(qū)體在銷離子濃度0. 1~ 0. 3mol/L的氯銷酸溶液中浸潰6~12小時，分離、烘干，接著在惰性氣氛下賠燒，其賠燒產(chǎn) 物含有W堇青石重量計0. 2~0. 5%活性組分氧化銷，運種賠燒產(chǎn)物是所述的整體式催化 劑。
[00巧]根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，在步驟A中，所述堇青石的網(wǎng)眼密度是280晶胞 /英寸2、壁厚是0.25mm。
[00%] 根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式，在步驟A中，所述的酸溶液是濃度為W重量 計37%的鹽酸水溶液或50%的草酸水溶液。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式，在步驟A中，洗涂的堇青石在溫度100~ 110°C下干燥過夜后，其重量為處理前堇青石重量的70-90%。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式，在步驟B中，得到的共沉淀物在溫度100~ 1l〇°C的條件下烘干10~14小時，然后在溫度420~480°C的條件下賠燒3. 5~4. 5小時。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式，在步驟B中，Wml計去離子水與W克計復(fù)合 金屬氧化物混合物的比是4~5:1。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式，在步驟B中，浸潰堇青石吹干后在溫度55~ 65°C下烘干5. 5~6. 5小時，然后在溫度420~480°C的條件下賠燒5. 5~6. 5小時。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式，在步驟C中，浸潰硝酸鉆水溶液的前驅(qū)體在 溫度100~110°c的條件下烘干10~14小時，再在空氣氣氛下在溫度250~300°C下賠燒 2~12小時。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式，在步驟D中，浸潰氯銷酸溶液的前驅(qū)體在溫 度100~110°C下烘干10~14小時，接著在惰性氣氛下在溫度250~300°C下賠燒2~4 小時。
[0033] 本發(fā)明還設(shè)及采用所述制備方法制備得到的整體式催化劑。所述的整體式催化劑 的組成如下，W重量計
[0034] 復(fù)合金屬氧化物涂層 5 ~ 15份; €賄從 1~10份； PtO 化2 ~ 1.0 份； 堇青石 80'-90份。
[0035] 下面將更詳細地描述本發(fā)明。
[0036] 本發(fā)明設(shè)及一種用于低溫催化氧化一氧化碳的整體式催化劑的制備方法。該制備 方法的步驟如下：
[0037] A、載體預(yù)處理
[0038] 在溫度80~100°C的條件下，堇青石載體用酸溶液恒溫處理4~8小時，然后用水 洗涂至中性，再進行干燥；
[0039] 本發(fā)明使用的堇青石的網(wǎng)眼密度是280晶胞/英寸2、壁厚是0.25mm。
[0040] 革青石是一種富含鐵、儀、侶的娃酸瑞礦物，其中的儀可被鐵或編賈換，而部分的 侶也可被鐵取代。堇青石晶體多呈短柱狀，在晶體內(nèi)偶而含有娃線石、尖晶石、錯石、避巫 石、云母等巧裹體。因此，本發(fā)明使用的堇青石載體需要進行酸處理，除去載體中的雜質(zhì)，同 時對載體進行刻蝕，增大載體表面粗糖度，在涂覆涂層時會增強涂層穩(wěn)定性和涂覆量。所述 的酸溶液是濃度為W重量計37 %的鹽酸水溶液或50 %的草酸水溶液。
[0041] 本發(fā)明使用的堇青石是目前市場上銷售的產(chǎn)品。
[0042] 堇青石在酸處理后需要用水洗涂至中性，然后在溫度100~110°C下干燥過夜后， 其重量為處理前的堇青石重量的70-90%。在本發(fā)明中，如果處理后的堇青石質(zhì)量低于 70%，則會由于處理過度，比表面增加不大，但是堇青石蜂窩載體強度嚴重降低，影響使用； 如果處理后的堇青石質(zhì)量大于90%，則沒有處理完全，載體比表面增大不夠、粗糖度不明 顯；因此，酸處理、水洗、干燥后的堇青石的重量為處理前的70~90%是合理的，優(yōu)選地是 75~85 %，更優(yōu)選地是78~83 %。
[0043] 經(jīng)過上述處理的堇青石采用常規(guī)表面分析技術(shù)分析確定，它的比表面積達到 200m2/gW上。 W44]B、制備前驅(qū)體
[0045] 按照領(lǐng)、錯與姉的原子比0. 5 :1. 0 :0. 5,由硝酸領(lǐng)、氧氯化錯與硝酸姉制備金屬離 子總濃度為0. 5~1.Omol/L的混合鹽水溶液；然后
[0046] 讓所述的混合鹽水溶液與濃度為1~5mol/L的碳酸錠水溶液或濃氨水溶液沉淀 劑并流滴加到反應(yīng)器中進行共沉淀，將共沉淀系統(tǒng)的抑維持在9. 8~10. 2。
[0047] 在本發(fā)明中，共沉淀系統(tǒng)的抑維持在9. 8~10. 2的主要目的是，在運個抑范圍 內(nèi)混合鹽溶液中的各種鹽均能沉積沉淀，因此沉淀物個組分比例均勻。
[0048] 待并流滴加完成后，讓整個共沉淀系統(tǒng)在溫度95~105°C油浴中陳化處理2~4 小時，接著過濾，得到的共沉淀物經(jīng)去離子水洗涂、烘干與賠燒，得到Bae.sZrCee.5〇3復(fù)合金 屬氧化物。 W例在運個步驟中，得到的共沉淀物在溫度100~110°C的條件下烘干10~14小時， 然后在溫度420~480°C的條件下賠燒3. 5~4. 5小時。
[0050] 其賠燒產(chǎn)物經(jīng)XRF和EDS分析確定，它是Ban.5ZrCen.5O3復(fù)合金屬氧化物。
[0051] 按照與上述復(fù)合金屬