專利名稱：一種低溫co催化氧化催化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可在低溫條件下使CO催化氧化消除的催化劑及其制備方法。
二背景技術(shù)：
CO是一種易燃、易爆、有毒氣體污染物，其固定排放是化石燃料燃燒、
化學(xué)工業(yè)久未解決的問題。另外，隨著現(xiàn)代交通運(yùn)輸業(yè)的迅猛發(fā)展，以汽油或 柴油為燃料驅(qū)動的車輛造成的尾氣污染日趨加重。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，汽車排氣
對城市的空氣污染占各種污染源總量的一半以上，其中co是汽車尾氣中有害 物質(zhì)濃度最高的一種成分，城市中co大多來自于汽車排氣?；诃h(huán)境污染的 日益嚴(yán)重性和環(huán)境保護(hù)的日益重要性，co污染所引起的一系列環(huán)境問題己成 為我國及世界各國的工作重點(diǎn)之一，因此，如何實(shí)現(xiàn)co在較低溫度下的消除
已成為研究的熱點(diǎn)。此外，CO的低溫消除還具有很廣泛的實(shí)際用途，如① 載人的封閉體系，如飛機(jī)、潛艇、航天器艙內(nèi)微量CO的消除；②氣體防毒 面具，用于煤礦開采和火災(zāi)事故等產(chǎn)生CO的場合；③香煙煙霧中微量CO的
消除；④有機(jī)廢棄物焚燒過程中產(chǎn)生CO的消除；⑤氣體凈化，如從空氣中 分離出的氮?dú)?、氧氣中微量CO的消除；⑥C02氣體激光器中微量CO的消除；
⑦一氧化碳選擇性檢測敏感材料等。在眾多的消除方法中，催化氧化法因其 操作溫度低、燃燒效能高、環(huán)境友好等特點(diǎn)被認(rèn)為是最有效的一種途徑。
催化氧化法是指在催化劑的作用下使co與空氣中的氧(o2)反應(yīng)生成
co2。迄今為止，CO催化氧化使用較多且效果較好的是金、鉑、鈀等貴金屬
催化劑。其中金以其獨(dú)特的性質(zhì)很早就被人們廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)生活的多個(gè)領(lǐng)
域，但由于金的化學(xué)性質(zhì)不活潑，而被認(rèn)為不適合用做催化材料；金的瑢點(diǎn) (1063°C)遠(yuǎn)低于Pd (1550°C)和Pt (1769°C)，也使人們認(rèn)為金作為催化劑 遠(yuǎn)不如其它貴金屬。但自從1987年Haruta (US 4698324)用共沉淀法等方法 制備高分散擔(dān)載金催化劑對CO有良好的低溫催化氧化活性以來，金催化劑開 始受到人們的廣泛關(guān)注。
在近些年的專利文獻(xiàn)中，可以發(fā)現(xiàn)有關(guān)于金催化劑上CO催化氧化消除的 實(shí)例。如專利CN1326811公開了一種用于CO低溫催化氧化的負(fù)載型金催化 劑；專利CN1375356公開了一種低溫條件下處理CO的催化劑Au(a)Pt(b)Pd(c)Ni(d)Co(e)Fe(f)Cu(g)Zn(h)O(i);專利CN1401429介紹了一種多 功能金催化劑，該催化劑在含氧氣氛中能在76—12(TC消除氫氣和一氧化碳。 綜合專利文獻(xiàn)資料可以看出，金催化劑的制備方法多限于常規(guī)共沉淀或沉積一 沉淀等方法，且其載體通常為簡單的金屬氧化物載體。
三
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可在低溫條件下催化氧化消除C0的雙分子篩 負(fù)載型催化劑及其制備方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
一種低溫催化氧化消除空氣中少量一氧化碳催化劑，活性組分為金，載體 選自NaZSM-5、 MCM-41、 NaY、 13X、 5A五種分子篩中任兩種任意質(zhì)量比 例的混合物，催化劑中載體的重量為活性組分的50 — 500倍。
上述的催化劑的制備方法采用室溫液相還原一負(fù)載法，其制備過程是將 氯化金或氯金酸水溶液與硝基甲烷的混合液調(diào)成堿性，然后加入活性組分重量 50—500倍的載體，攪拌，過濾，洗滌，而后將濾餅在100—20(TC焙燒2-4小 時(shí)，冷卻至室溫后粉碎至60-90目。
在上述催化劑制備過程中，氯化金或氯金酸水溶液的濃度范圍為4.0X 10—5克/毫升至4. OX 10—4克/毫升。
在上述催化劑制備過程中，調(diào)堿性的方法為在混合液中加入氫氧化鈉或氫 氧化鉀或碳酸鈉或碳酸鉀固體。
在上述催化劑制備過程中氯化金或氯金酸水溶液與硝基甲烷可以任意質(zhì) 量比例混合。
與已有的CO消除催化劑及其制備方法相比，本發(fā)明具有的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)是:
1 .該催化劑制備過程簡單且條件溫和，不需經(jīng)高溫焙燒和高溫還原就可 以直接使用。
2. 該催化劑低溫活性高，實(shí)現(xiàn)了室溫條件下CO的催化氧化消除。
3. 催化劑在使用前無需高溫焙燒或高溫預(yù)還原處理，充分降低能耗。
4. 催化劑中活性組分在載體上的顆粒尺寸小為2—40納米，且分布均勻。
四具體實(shí)施方式
為進(jìn)一步闡述本發(fā)明，特提供以下實(shí)例，本發(fā)明的實(shí)施方式并不限于下述 實(shí)施例1:
將4. 0X 10—5克/毫升的氯化金水溶液200毫升與20毫升的硝基甲垸混合， 用氫氧化鈉固體粉末調(diào)pH值為12，然后向體系中加入金重量50倍的NaZSM-5 和NaY，其中NaZSM-5和NaY的重量比為9: 1，攪拌，過濾，洗滌，然后 將濾餅在IO(TC焙燒3小時(shí)，冷卻至室溫后粉碎至60目，得催化劑catl。
在原料氣組成為CO: 0.01%、 02: 1.0%、 N2平衡(體積百分比)，氣體 體積空速為5.0X 103 h",ml/g-催化劑的情況下，使用催化劑catl在45。C時(shí)達(dá) 到尾氣中殘余CO量小于50ppm。 實(shí)施例2:
將4. 0X 10-4克/毫升的氯化金水溶液20毫升與20毫升的硝基甲烷混合， 用氫氧化鈉固體粉末調(diào)pH值為12，然后向體系中加入金重量50倍的NaZSM-5 和NaY (其中NaZSM-5和NaY的重量比為9: 1)，攪拌，過濾，洗滌，然后 將濾餅在20(TC焙燒2小時(shí)，冷卻至室溫后粉碎至80目，得催化劑cat2。
在原料氣組成為CO: 0.01%、 02: 1.0%、 N2平衡(體積百分比)，氣體 體積空速為5.0X 104 h".ml/g-催化劑的情況下，使用催化劑cat2在5(TC時(shí)達(dá) 到尾氣中殘余C0量小于50ppm。 實(shí)施例3:
將2. 0X ]0—4克/毫升的氯化金水溶液200毫升與40毫升的硝基甲垸混合， 用氫氧化鉀固體粉末調(diào)pH值為10，然后向體系中加入金重量100倍的 NaZSM-5和13X (其中NaZSM-5和13X的重量比為2: 8)，攪拌，過濾，洗 滌，然后將濾餅在15(TC焙燒3小時(shí)，冷卻至室溫后粉碎至90目，得催化劑 cat3。
在原料氣組成為CO: 0.9%、 02: 2.0%、 N2平衡(體積百分比)，氣體體 積空速為1.0X 104 h人ml/g-催化劑的情況下，使用催化劑cat3在4(TC時(shí)達(dá)到 尾氣中殘余C0量小于50ppm。 實(shí)施例4:將4. 0 X l(T4克/毫升的氯化金水溶液200毫升與50毫升的硝基甲烷混合， 用碳酸鉀固體粉末調(diào)pH值為8，然后向體系中加入金重量500倍的NaZSM-5 和13X (其中NaZSM-5和13X的重量比為2: 8)，攪拌，過濾，洗滌，然后 將濾餅在15(TC焙燒4小時(shí)，冷卻至室溫后粉碎至80目，得催化劑cat4。
在原料氣組成為CO: 5%、 02: 5.0%、 N2平衡(體積百分比)，氣體體積 空速為l.OX 104 h人ml/g-催化劑的情況下，使用催化劑cat4在2(TC時(shí)達(dá)到尾 氣中殘余CO量小于50ppm。
權(quán)利要求
1. 一種低溫CO催化氧化催化劑及其制備方法，包括活性成分和載體，其特征在于活性組分為金，載體為NaZSM-5、MCM-41、NaY、13X、5A分子篩中任兩種任意質(zhì)量比例的混合物，催化劑中載體的重量為活性組分的50—500倍。
2. —種制備權(quán)利要求1所述催化劑的方法，其特征在于所述的制備采用室溫液相還原一負(fù)載法，其包括以下步驟a、 將氯化金或氯金酸水溶液與硝基甲烷的混合液調(diào)成堿性，b、 加入活性組分重量50—500倍的載體，攪拌，過濾，洗滌，c、 將濾餅在100—20(TC焙燒2-4小時(shí)，冷卻至室溫后粉碎至60-90目。
3. 按權(quán)利要求2所述的催化劑制備方法，其特征在于上述催化劑制備過程 中氯化金或氯金酸水溶液的濃度范圍為4.0X1(T5克/毫升至4.0X10—4克/毫升。
4. 按權(quán)利要求2所述的催化劑制備方法，其特征在于上述催化劑制備過程 中調(diào)堿性的方法為在混合液中加入氫氧化鈉或氫氧化鉀或碳酸鈉或碳酸鉀固體。
5. 按權(quán)利要求2所述的催化劑制備方法，其特征在于上述催化劑制備過程 中氯化金或氯金酸水溶液與硝基甲烷可以任意質(zhì)量比例混合。
全文摘要
本發(fā)明是一種可用于CO低溫催化氧化的雙分子篩負(fù)載型催化劑及其制備方法。本發(fā)明中催化劑的活性組分為金，載體為NaZSM-5、MCM-41、NaY、13X、5A分子篩中任兩種任意質(zhì)量比例的混合物，催化劑中載體的重量為活性組分的50-500倍。該催化劑利用室溫液相還原—負(fù)載法制備，該方法制備過程簡單且反應(yīng)條件溫和，所制備的催化劑具有顆粒尺寸均勻和低溫活性高等特點(diǎn)。
文檔編號B01J37/16GK101530796SQ20091002049
公開日2009年9月16日 申請日期2009年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月11日
發(fā)明者畢玉水 申請人:泰山醫(yī)學(xué)院