專利名稱：：一種實用型一氧化碳消除催化劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明設(shè)計一種消除一氧化碳的催化劑及其制備方法。二
背景技術(shù)：
：眾所周知，一氧化碳是一種典型的易燃、易爆、有毒化合物，其排放現(xiàn)已成為嚴重的環(huán)境問題，烴類的不完全燃燒、部分氧化工業(yè)及燃油機動車輛驅(qū)動過程尾氣排放物中均含有大量的一氧化碳。當(dāng)空氣中一氧化碳含量超過30mg/m3時，可使人中毒；當(dāng)含量超過12.5%時，就有爆炸的危險。因此實現(xiàn)低溫溫和條件下一氧化碳的消除具有重要的實際意義。另外，一氧化碳的低溫消除還廣泛應(yīng)用于二氧化碳氣體激光器中氣體的純化、一氧化碳氣體探測材料、一氧化碳氣體防毒面具、封閉體系(如飛機、潛艇、航天飛行器等)中微量一氧化碳的消除、煙草降害和燃料電池等方面。由此可見，一氧化碳的低溫消除涉及能源、環(huán)境、健康和安全等多個領(lǐng)域。通常，消除CO的方法可以采用吸附法或催化氧化法[蔣淇忠，董新法，林維明.天然氣化工，2000,25(2):44-46.]。吸附法操作繁瑣且條件限制較多，如專利US301493介紹了溶液吸附法，但該方法只能在微量的一氧化碳混合氣體中獲得有限的去除作用。催化氧化法因其操作溫度低、燃燒效能高、環(huán)境友好等特點被認為是最為行之有效的一種方法，目前多采用這種消除方法。催化氧化法具體是指在催化劑的作用下使CO與空氣中的氧(02)反應(yīng)生成C02。綜合專利文獻資料可看出，催化氧化法所采用的催化劑主要是非貴金屬催化劑和貴金屬催化劑。非貴金屬催化劑雖然成本相對較低，但其活性和穩(wěn)定性卻相對較差，如專利CN92113063.5所公開的010204催化劑。與非貴金屬催化劑相反，鈀等貴金屬催化劑的活性和穩(wěn)定性較好，但貴金屬含量較高，成本昂貴。如US44卯482公開的一種催化氧化一氧化碳的Pd/Sn02催化劑，由于貴金屬Pd含量高，制作成本高，而無法在工業(yè)上規(guī)?；瘧?yīng)用。近年來，人們開始注意到貴金屬和某些過渡金屬氧化物之間所產(chǎn)生的相互協(xié)同作用對改善催化劑性能，降低貴金屬含量和降低催化劑成本方面起作用，這有助于催化劑的規(guī)?；瘧?yīng)用。如CN1053017所報道的Pd-Ni/Sn02催化齊U，CN1583258所公開的Li、K、P、V等助劑改善的Pd/C催化劑等。不過目前這類催化劑的制備均采用常規(guī)浸漬法等普通方法，這種常規(guī)方法所制備的催化劑其活性組分粒徑分布不均勾，并導(dǎo)致其活性不高且性能不夠穩(wěn)定。此外這類催化劑多選用常規(guī)金屬氧化物為載體，而有關(guān)分子篩限域催化劑的控制制備至今仍未涉及。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有催化劑的不足，提供一種在環(huán)境溫度和環(huán)境濕度條件下消除一氧化碳的低貴金屬含量催化劑。本發(fā)明通過改進催化劑組成和制備方法實現(xiàn)上述目的。本發(fā)明所述的催化劑由活性組分、助劑以及分子篩組成；該催化劑中活性組分為Pd貴金屬；助劑為Zr、Fe、Co中的種；分子篩為5A、13X、NaY、NaZSM-5、MCM-41中的一種；催化劑中Pd與分子篩的重量比為0.1—2%;催化劑中助劑與分子篩的重量比為4一20%。本發(fā)明所述的催化劑制備方法為微波輔助共浸漬法，其制備過程為按Pd和助劑重量比準確稱取各組分的硝酸鹽、草酸鹽或鹵化物，溶于蒸餾水屮，待溶解完全后，加入活性組分重量50—1000倍的分子篩，微波輻射、IOO"C干燥IO小時、45(TC焙燒3—5小時、自然冷卻至室溫，最后將得到的冷卻產(chǎn)物粉碎至100目。本發(fā)明所述的上述催化劑制備方法，其制備條件為微波輻射功率為50—200瓦，輻射時間為0.1—1小時。利用上述方法制備的催化劑可不經(jīng)后續(xù)還原處理直接使用。利用該催化劑可以用來消除空氣中的少量一氧化碳。具體是取150毫克催化劑放入常壓固定床連續(xù)流動反應(yīng)器中，在氣體空速5.0X1()S—6.0X104h—、ml/g-催化劑，0—5(TC的操作條件下，消除空氣中0—5%(體積百分含量)的一氧化碳。與已有的一氧化碳消除催化劑相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點1.微波輔助浸漬法操作簡單，克服了常規(guī)浸漬法制備催化劑的顆粒粒徑分布不均勻這"問題。2.催化劑中引入適量的過渡金屬助劑不僅減少了貴金屬的用量，降低了催化劑的制作成本，還可顯著提高催化劑的性能。具體實施例方式為進一步闡述本發(fā)明，特提供以下實例，本發(fā)明的實施方式并不限于下述實例。實施例1:按Pd和Fe的重量比，準確稱取0.0125克硝酸鈀(分子式為Pd(N03)22H20)和1.449克硝酸鐵(分子式Fe(N03)3.9H20)，溶于蒸餾水中，待溶解完全后，加入5.0克NaZSM-5分子篩，用50瓦微波輻射1小時后，IO(TC干燥10小時，450'C焙燒3小時，冷卻至室溫后粉碎至100目，備用。取150毫克新鮮制備的催化劑放入常壓固定床連續(xù)流動反應(yīng)器中，在原料氣組成為CO:0.8%、02:5.0%、N2平衡(體積百分比)，氣體體積空速為1.0X104h—i.ml/g-催化劑的條件下，在不同的反應(yīng)溫度和反應(yīng)濕度下進行催化反應(yīng)，反應(yīng)前后的氣體用氣相色譜儀和一氧化碳分析儀測定，分析結(jié)果見表1。表l.不同溫度和濕度條件下催化劑對一氧化碳的消除效果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實施例2:按Pd和Fe的重量比，準確稱取0.0125克硝酸鈀和1.449克硝酸鐵，溶于蒸餾水屮，待溶解完全后，加入5.0克NaZSM-5分子篩，用200瓦微波輻射0.1小時后，IO(TC干燥IO小時，450。C焙燒3小時，冷卻至室溫后粉碎至100目，備用。取150毫克新鮮制備的催化劑放入常壓固定床連續(xù)流動反應(yīng)器中，在原料氣組成為CO:0.8%、02:5.0%、N2平衡(體積百分比)，氣體體積空速為1.0X104h—、ml/g-催化劑的條件下，在不同的反應(yīng)溫度和反應(yīng)濕度下進行催化反應(yīng)，反應(yīng)前后的氣體用氣相色譜儀和一氧化碳分析儀測定，分析結(jié)果見表2。表2.不同溫度和濕度條件下催化劑對一氧化碳的消除效果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實施例3:按Pd和Fe的重量比，準確稱取0.0125克硝酸鈀和7.246克硝酸鐵，溶于蒸餾水中，待溶解完全后，加入5.0克13X分子篩，用50瓦微波輻射1小時后，10(TC干燥10小時，45(TC焙燒5小時，冷卻至室溫后粉碎至100目，備用。取150毫克新鮮制備的催化劑放入常壓固定床連續(xù)流動反應(yīng)器中，在原料氣組成為CO:0.8%、02:5.0%、N2平衡(體積百分比)，氣體體積空速為1.0X104h—1.ml/g-催化劑的條件下，在不同的反應(yīng)溫度和反應(yīng)濕度下進行催化反應(yīng)，反應(yīng)前后的氣體用氣相色譜儀和-氧化碳分析儀測定，分析結(jié)果見表3。表3.不同溫度和濕度條件下催化劑對一氧化碳的消除效果<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實施例4:按Pd和Fe的重量比，準確稱取0.0125克硝酸鈀和7.246克硝酸鐵，溶于蒸餾水中，待溶解完全后，加入5.0克13X分子篩，用200瓦微波輻射0.1小時后，10(TC千燥10小時，45(TC焙燒5小時，冷卻至室溫后粉碎至100目，備用。取150毫克新鮮制備的催化劑放入常壓固定床連續(xù)流動反應(yīng)器中，在原料氣組成為CO:0.8%、02:5.0%、N2平衡(體積百分比)，氣體體積空速為1.0X104h—'.ml/g-催化劑的條件下，在不同的反應(yīng)溫度和反應(yīng)濕度下進行催化反應(yīng)，反應(yīng)前后的氣體用氣相色譜儀和一氧化碳分析儀測定，分析結(jié)果見表4。表4.不同溫度和濕度條件下催化劑對一氧化碳的消除效果<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>實施例5:按Pd和Fe的重量比，準確稱取0.250克硝酸鈀和3.623克硝酸鐵，溶于適量水中，待溶解完全后，加入5.0克NaZSM-5分子篩，用100瓦微波輻射0.5小時后，10(TC干燥10小時，45(TC焙燒4小時，冷卻至室溫后粉碎至100目，備用。取150毫克新鮮制備的催化劑放入常壓固定床連續(xù)流動反應(yīng)器中，在原料氣組成為CO:0.8%、02:5.0°/。、N2平衡(體積百分比)，^體體積空速為5.0X103h"ml/g-催化劑的條件下，在不同的反應(yīng)溫度和反應(yīng)濕度下進行催化反應(yīng)，反應(yīng)前后的氣體用氣相色譜儀和一氧化碳分析儀測定，分析結(jié)果見表5。表5.不同溫度和濕度條件下催化劑對一氧化碳的消除效果<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>實施例6:按Pd和Co的重量比，準確稱取0.125克硝酸鈀和2.469克硝酸鈷(分子式Co(N03)2.6H20)，溶于蒸餾水中，待溶解完全后，加入5.0克MCM-41分子篩，用100瓦微波輻射0.5小時后，IOCTC干燥IO小時，45(TC焙燒4小時，冷卻至室溫后粉碎至100目，備用。取150毫克新鮮制備的催化劑放入常壓固定床連續(xù)流動反應(yīng)器中，在原料氣組成為CO:5%、02:10%、N2平衡(體積百分比)，氣體體積空速為6.0X104h".ml/g-催化劑的條件下，在不同的反應(yīng)溫度和反應(yīng)濕度下進行催化反應(yīng)，反應(yīng)前后的氣體用氣相色譜儀和一氧化碳分析儀測定，分析結(jié)果見表6。表6.不同溫度和濕度條件下催化劑對一氧化碳的消除效果<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>實施例7:按Pd和Zr的重量比，準確稱取0.125克硝酸鈀和2.353克硝酸鋯(分子式zr(N03)4.3H2o)，溶于蒸餾水中，待溶解完全后，加入5.0克MCM-41分子篩，用100瓦微波輻射0.5小時后，IO(TC干燥IO小時，450。C焙燒4小時，冷卻至室溫后粉碎至100目，備用。取150毫克新鮮制備的催化劑放入常壓固定床連續(xù)流動反應(yīng)器中，在原料氣組成為CO:5%、02:10%、N2平衡(體積百分比)，氣體體積空速為6.0X104h-、ml/g-催化劑的條件下，在不同的反應(yīng)溫度和反應(yīng)濕度下進行催化反應(yīng)，反應(yīng)前后的氣體用氣相色譜儀和一氧化碳分析儀測定，分析結(jié)果見表7。表7.不同溫度和濕度條件下催化劑對一氧化碳的消除效果相對濕度(％)—氧化碳轉(zhuǎn)化率(％)溫度25°C30°C35°C40°C45°C50°C10435578891001003035497786100100503045657590100803244637387100由此可見，本催化劑可在低溫條件卜實現(xiàn)一氧化碳的高效消除。權(quán)利要求1.一種實用型一氧化碳消除催化劑，其特征在于該催化劑由活性組分、助劑以及分子篩組成；所述的活性組分為Pd貴金屬；助劑為Zr、Fe、Co中的一種；分子篩為5A、13X、NaY、NaZSM-5、MCM-41中的一種；催化劑中Pd與分子篩的重量比為0.1—2％，助劑與分子篩的重量比為4—20％。2.—種制備權(quán)利要求1所述催化劑的方法，其特征在于采用微波輔助共浸漬法:a、按Pd和助劑重量比準確稱取各組分的硝酸鹽、草酸鹽或鹵化物，b、加蒸餾水至Pd和助劑完全溶解，c、加入活性組分重量50—1000倍的分子篩，d、微波輻射、IO(TC干燥IO小時、450。C焙燒3—5小時、自然冷卻至室溫，e、將得到的冷卻產(chǎn)物粉碎至IOO目。3.按權(quán)利要求2所述的催化劑制備方法，其特征在于制備過程中微波輻射功率為50—200瓦，輻射時間為O.l—l小時。全文摘要本發(fā)明涉及一種可在低溫條件下催化氧化消除一氧化碳為二氧化碳的負載型催化劑及其制備方法。該催化劑由活性組分、助劑以及分子篩組成；該催化劑的活性組分為Pd貴金屬；助劑為Zr、Fe、Co中的一種；分子篩為5A、13X、NaY、NaZSM-5、MCM-41中的一種；催化劑中Pd與分子篩的重量比為0.1-2％，助劑與分子篩的重量比為4-20％。該催化劑采用微波輔助共浸漬法制備。該催化劑在環(huán)境溫度和環(huán)境濕度條件下可使一氧化碳消除率達到100％。文檔編號B01J37/34GK101530811SQ20091002049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