專利名稱：凹凸棒石粘土負(fù)載氧化銅催化劑及在一氧化碳氧化中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種天然凹凸棒石粘土負(fù)載氧化銅催化劑及其制備方法，并將其應(yīng)用于一氧化碳催化氧化，屬于固體催化材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
作為重要的環(huán)境污染物之一，一氧化碳的存在嚴(yán)重影響人類的身體健康，而且一氧化碳的消除對(duì)于環(huán)境和工業(yè)生產(chǎn)，如氣體凈化、煙草降害、安全保障等方面有著極為重要的意義，而催化氧化是一種簡(jiǎn)單且行之有效的辦法。傳統(tǒng)的貴金屬催化劑雖具有優(yōu)異的催化CO低溫氧化活性，但因其價(jià)格昂貴、自然界中含量少和易發(fā)生硫中毒等原因，限制了其在工業(yè)中的廣泛應(yīng)用。CuO作為催化劑活性組分在催化CO低溫氧化中具有很高的催化活性，因此其成為近年來科研工作者研究的熱點(diǎn)。
凹凸棒石(Attapulgite)又稱坡縷石(Palygorskite)，世界上凹凸棒石粘土主要分布在中國、美國、西班牙、法國、俄羅斯、澳大利亞、英國、巴西、德國、尼泊爾和南非等國，中國是世界上凹凸棒石粘土儲(chǔ)量最大的國家。自1976年在江蘇六合小盤山首次發(fā)現(xiàn)凹凸棒石粘土礦之后，我國相繼在皖、川、魯、浙、貴、青、內(nèi)蒙古、鄂、晉、冀、甘等省區(qū)發(fā)現(xiàn)了凹凸棒石粘土礦床(點(diǎn))。因?yàn)榘纪拱羰惩辆哂刑厥獾睦w維結(jié)構(gòu)、高比表面積、不同尋常的膠體、吸附和脫色等性能，其被廣泛應(yīng)用于化工、輕工、農(nóng)業(yè)、紡織、建材、地質(zhì)勘探、鑄造、硅酸鹽工業(yè)、原子能工業(yè)、環(huán)保及制藥等領(lǐng)域，有“千土之王”、“萬用之土”等美譽(yù)。近年來，凹凸棒石粘土在催化中的應(yīng)用得到越來越多的關(guān)注，但是以其為載體負(fù)載納米氧化銅催化劑并將其應(yīng)用到催化CO低溫氧化中的研究卻未見報(bào)道。綜合載體和活性組份的價(jià)格以及催化性能等多方面考慮，對(duì)以天然凹凸棒石粘土為載體負(fù)載氧化銅制備的常規(guī)金屬催化劑的制備方法以及催化應(yīng)用的研究是一項(xiàng)具有重要意義的工作。
我們以天然凹凸棒石粘土為載體，采用沉積-沉降法制備了不同氧化銅負(fù)載量的CuO/Attapulgite催化劑。所合成的催化劑中活性組份氧化銅在載體表面分散均勻，具有很高的催化CO低溫氧化的反應(yīng)活性。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于拓展天然凹凸棒石粘土的應(yīng)用范圍并提供一種凹凸棒石粘土負(fù)載氧化銅催化劑的制備方法，采用簡(jiǎn)單的沉積-沉降法制備出具有高活性的CuO/Attapulgite催化劑。CuO的負(fù)載量為8～28wt％，高分散在凹凸棒石載體表面，試驗(yàn)條件溫和，操作簡(jiǎn)單，原料易得。
本發(fā)明的另一目的在于將CuO/Attapulgite催化劑應(yīng)用到催化CO低溫氧化中。
本發(fā)明中所用的天然凹凸棒石粘土是商品化的，原料易得。負(fù)載CuO的催化劑采用沉積一沉降法制得，具體制備方法包括以下步驟 室溫下，將一定量的Cu(NO3)2·3H2O溶解到去離子水中，劇烈攪拌下加入天然凹凸棒石粘土載體，繼續(xù)攪拌一段時(shí)間，緩慢加入0.25M的Na2CO3溶液至溶液pH值為8.0～10.0，攪拌得到的懸濁液1～3小時(shí)，過濾，洗滌，80～120℃烘干4～8小時(shí)，200～600℃焙燒3～6小時(shí)，制備出具有高的催化CO低溫氧化活性的CuO/Attapulgite催化劑。
本發(fā)明以天然凹凸棒石粘土為載體負(fù)載CuO的催化劑，對(duì)催化CO低溫氧化具有高的催化活性，最低能在120℃使原料氣中的CO完全氧化成CO2。因?yàn)檩d體凹凸棒石粘土價(jià)格低廉且易得、催化劑制備方法簡(jiǎn)單，所以該催化劑體系具有較大的工業(yè)應(yīng)用意義。
本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于 □以天然凹凸棒石粘土為載體，采用沉積-沉降法一步制備出CuO/Attapulgite催化劑，CuO負(fù)載量易控，操作簡(jiǎn)單，載體及所用其它原材料價(jià)格低廉易得。
□制備的CuO/Attapulgite催化劑對(duì)一氧化碳低溫氧化的催化活性高。
□制備工藝和設(shè)備簡(jiǎn)單，有很好的工業(yè)化生產(chǎn)前景。

具體實(shí)施例方式 實(shí)施例1 室溫下，按照CuO為8wt％的負(fù)載量將計(jì)算量的Cu(NO3)2·3H2O溶解到去離子水中，向該溶液中加入1克天然凹凸棒石粘土并充分?jǐn)嚢枋蛊浞稚⒕鶆?。劇烈攪拌下緩慢滴?.25M的Na2CO3溶液至上述溶液中，直至pH值為9.0。繼續(xù)攪拌所得懸濁液1小時(shí)，抽濾，洗滌，80℃干燥4小時(shí)，200℃焙燒5小時(shí)，制備出CuO含量為8wt％的CuO/Attapulgite催化劑。
催化劑的活性評(píng)價(jià)在固定床連續(xù)流動(dòng)微分反應(yīng)器中進(jìn)行，反應(yīng)器為內(nèi)徑7mm的不銹鋼管，催化劑裝填量為200mg，原料氣組成為含10％CO(體積比)的空氣，空速為11000ml h-1g-1，反應(yīng)15分鐘后產(chǎn)物氣體中的CO和CO2含量經(jīng)配有熱導(dǎo)池檢測(cè)器的GC-900A氣相色譜儀在線分析。一氧化碳轉(zhuǎn)化率達(dá)100％時(shí)的反應(yīng)溫度為190℃。
實(shí)施例2 將實(shí)施例1中的CuO負(fù)載量8wt％變?yōu)?2wt％，其它均同實(shí)施例1。一氧化碳轉(zhuǎn)化率達(dá)100％時(shí)的反應(yīng)溫度為170℃。
實(shí)施例3 將實(shí)施例1中的CuO負(fù)載量8wt％變?yōu)?6wt％，其它均同實(shí)施例1。一氧化碳轉(zhuǎn)化率達(dá)100％時(shí)的反應(yīng)溫度為140℃。
實(shí)施例4 將實(shí)施例1中的CuO負(fù)載量8wt％變?yōu)?0％，其它均同實(shí)施例1。一氧化碳轉(zhuǎn)化率達(dá)100％時(shí)的反應(yīng)溫度為120℃。
實(shí)施例5 將實(shí)施例1中的CuO負(fù)載量8wt％變?yōu)?4wt％，其它均同實(shí)施例1。一氧化碳轉(zhuǎn)化率達(dá)100％時(shí)的反應(yīng)溫度為120℃。
實(shí)施例6 將實(shí)施例1中的CuO負(fù)載量8wt％變?yōu)?8wt％，其它均同實(shí)施例1。一氧化碳轉(zhuǎn)化率達(dá)100％時(shí)的反應(yīng)溫度為150℃。
實(shí)施例7 將實(shí)施例1中的催化劑焙燒溫度為200℃變?yōu)?00℃，其它均同實(shí)施例1。一氧化碳轉(zhuǎn)化率達(dá)100％時(shí)的反應(yīng)溫度為200℃。
實(shí)施例8 將實(shí)施例1中的催化劑焙燒溫度為200℃變?yōu)?00℃，其它均同實(shí)施例1。一氧化碳轉(zhuǎn)化率達(dá)100％時(shí)的反應(yīng)溫度為210℃。
實(shí)施例9 將實(shí)施例1中的催化劑焙燒溫度為200℃變?yōu)?00℃，其它均同實(shí)施例1。一氧化碳轉(zhuǎn)化率達(dá)100％時(shí)的反應(yīng)溫度為230℃。
權(quán)利要求
1.一種天然凹凸棒石粘土負(fù)載氧化銅催化劑，其特征在于它是負(fù)載在凹凸棒石粘土上的氧化銅顆粒，對(duì)一氧化碳低溫氧化的催化活性高。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述凹凸棒石粘土負(fù)載氧化銅催化劑的制備方法，其特征在于采用天然凹凸棒石作載體，用沉積-沉降法制備，制備過程中CuO負(fù)載量易控，操作簡(jiǎn)單，原料易得。
3.權(quán)利要求2所述的催化劑的制備方法，其特征在于包括下列步驟將天然凹凸棒石粘土載體加入到溶解有計(jì)算量Cu(NO3)2·3H2O的水溶液中，緩慢加入0.25M的Na2CO3溶液并攪拌直至溶液達(dá)到一定的pH值，繼續(xù)攪拌得到的懸濁液，過濾，洗滌，烘干，焙燒，制備出凹凸棒石粘土負(fù)載氧化銅催化劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的催化劑的制備方法，其特征在于加入Na2CO3溶液所要達(dá)到的懸濁液的pH范圍為8.0～10.0。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的催化劑的制備方法，其特征在于混合懸濁液的攪拌時(shí)間為1～3小時(shí)，催化劑的烘干溫度為80～120℃，烘干時(shí)間為4～8小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的催化劑的制備方法，其特征在于催化劑的焙燒溫度為200～600℃，焙燒時(shí)間為3～6小時(shí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的催化劑的制備方法，其特征在于催化劑中CuO的負(fù)載量為4～30wt.％，焙燒時(shí)間為3～6小時(shí)。
8.按照權(quán)利要求1所述的催化劑的應(yīng)用，其特征在于該催化劑用于催化CO低溫氧化的反應(yīng)條件如下原料混合氣為CO的含量為10％(V/V)的空氣，總流量為33～67mL/min，活性測(cè)試連續(xù)操作，活性測(cè)試溫度為室溫～240℃。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種天然凹凸棒石粘土負(fù)載氧化銅納米催化劑的制備方法，并將其應(yīng)用于催化CO低溫氧化。采用沉積-沉降法在天然凹凸棒石粘土載體上負(fù)載氧化銅納米顆粒制備出高比表面納米催化劑。制備過程中CuO負(fù)載量易控，操作簡(jiǎn)單，原料易得。所制備的催化劑催化CO低溫氧化活性高，具有較大的工業(yè)應(yīng)用意義。
文檔編號(hào)B01D53/86GK101288847SQ200810053559
公開日2008年10月22日 申請(qǐng)日期2008年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月18日
發(fā)明者袁忠勇, 曹建亮, 王震宇, 明曰信 申請(qǐng)人:山東齊魯華信高科有限公司