[发明专利]一氧化碳氧化的三元复合氧化物催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂，尤其是涉及一种一氧化碳氧化的三元复合氧化物催化剂及其制备方法。

背景技术

众所周知，一氧化碳既是重要的工业能源和原料，也是许多工业环境和室内环境的重要污染物之一。在生活和工作环境中，少量一氧化碳的存在严重影响了人类的身体健康，抽烟对室内空气的污染，发动机在工作中排放的尾气都将产生毒害人体的一氧化碳，所以一氧化碳的消除具有极其重要的意义。另外，对采矿、军事和民事以及密封空间的一氧化碳防护具有非常重要的防护作用，燃料电池中CO的消除可用于防止各种燃料电池中由于CO的存在而产生电极中毒。传统的Au，Ag，Pd，Rh等贵金属催化剂具有很好的低温催化一氧化碳氧化活性，但由于存在贵金属的高成本、自然界中储量少、极易中毒等缺陷，因此限制了其广泛的应用。而过渡金属氧化物催化剂如铜、锰、钴、铁、铬等具有潜在的优越性，如价格低且对某些催化剂毒物(如氯等)不敏感。近年来，越来越多的研究者把注意力转向非贵金属催化剂，这些非贵金属催化剂表现出了很好的催化活性，可以成为贵金属催化剂的替代品，因此成为科研工作者研究的重点。

氧化铈是一种具有萤石结构的氧化物，它们通常具有氧离子迁移和在高温下对CO具有良好的催化氧化活性的性质，铜作为助催化剂，通常能和氧化铈形成铜铈协同效应，从而可以大幅提高氧化铈的催化性能。周仁贤等(参见中国专利CN 200710156724.5)以十六烷基三甲基溴化铵为络合剂，乙醇为溶剂所得到的铜铈催化剂，CO的转化率在110℃可以达到97.1％。Jung(C.R.jung et al.，Catal Today，2004，93-95，183)等采用共沉淀法制备CuO-CeO₂催化剂，研究发现，催化剂中形成了Cu-Ce-O固溶体，在170℃时CO的转化率为99％。Liu等(Y.Liu et al.，Appl.catalA，1994，B4，167)研究了CuO-CeO₂选择性氧化脱除CO的性能以及助剂Zr、La、Pr对其性能的影响，发现Zr、Pr的加入降低了CuO-CeO₂催化剂的性能，La则对CuO-CeO₂催化剂的性能没有影响，165℃时CO转化率达到最高(99％)。Wang等(J.B.Wang et al.，Appl.catal.A，2002，232，107)研究了掺杂氧化衫的CuO/CeO催化剂对CO的氧化反应性能，发现体相的CuO可被CO和H₂还原生成亚稳态的铜簇，它与金属载体界面的活性构成了CO氧化反应的活性位，在120℃时CO转化率为78％。Park等(J.W.Park et al.，J.Hydrogen Energy，2005，30，209)研究表明，Co的加入提高了CuO-CeO₂/γ-Al₂O₃催化剂的催化性能，在210～225℃，CO的转化率可达到99.9％。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有低温下活性高及高抗毒性的一氧化碳氧化的三元复合氧化物催化剂及其制备方法。

所述一氧化碳氧化的三元复合氧化物催化剂的组成为CuO-CeO-M，M为Co，Ni，Zn，Mg，Zr金属氧化物等中的至少一种；催化剂各成分含量的摩尔比为CuO∶CeO∶M＝20∶80∶(0.1～20)。

所述一氧化碳氧化的三元复合氧化物催化剂的的制备方法采用反加共沉淀法，具体步骤如下：

1)分别配制CuO、CeO和M金属氧化物的前驱体溶液，按催化剂组份配比混合，得混合液A；

2)配制沉淀剂溶液，加热后将混合液A加入到沉淀剂溶液中，得混合液B；

3)在混合液B中加入表面活性剂反应，得沉淀液；

4)将步骤3)所得的沉淀液洗涤，减压过滤，干燥，焙烧，得到一氧化碳氧化的三元复合氧化物催化剂。

在步骤1)中，所述CuO金属氧化物的前驱体溶液的浓度可为1mol/L，所述CeO金属氧化物的前驱体溶液的浓度可为1mol/L，所述M金属氧化物的前驱体溶液的浓度可为1mol/L；所述CuO金属氧化物的前驱体为铜的硝酸盐，所述CeO金属氧化物的前驱体为铈的硝酸盐，所述M金属氧化物的前驱体为M金属的硝酸盐。

在步骤2)中，所述沉淀剂可选自氢氧化钠等；所述沉淀剂溶液的浓度可为0.1～0.4mol/L，所述加热的温度可为40～70℃，所述将混合液A加入到沉淀剂溶液中后，可调节pH为8.5～10。