[发明专利]氧化镍负载钯催化剂的制备方法及在常温CO催化氧化中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及催化剂制备技术领域，具体涉及一种通过浸渍法制备氧化镍负载钯催化剂的方法以及所制备的氧化镍负载钯催化剂在常温一氧化碳（CO）催化氧化中的应用。

背景技术

CO催化氧化技术是近年来在工业生产、环境治理等领域广泛应用的技术，已被应用于室内空气净化、防毒面具、CO气体传感器、废气减排、CO₂激光、氢质子交换膜燃料电池（PEMFC）以及汽车尾气净化装置等领域及产品。目前，人们对该项技术还在进行深入的研究，寻找更多的应用领域或者方向。

1987年，Haruta等人（M. Haruta, et al，Gold catalysts prepared by coprecipitation for low-temperature oxidation of hydrogen and of carbon monoxide. J. Catal. 115 (1989) 301–309）利用共沉淀方法制备纳米金颗粒于金属氧化物载体上，得到的材料在低于0℃时表现出良好的催化CO氧化性能，他进而提出：金与载体之间的相互作用对催化活性有着重要的影响。尽管金催化剂系统在低温下表现出了良好的催化活性，但是，由于其稀有性和高耗费阻碍了金催化剂系统的大规模应用。其后，Xie等人（X.Xie,et al, Low-temperature oxidation of CO catalysed by Co₃O₄ nanorods. Nature 458 (2009)746–749.）利用控制形貌的方法合成了Co₃O₄纳米棒，得到的材料在-77℃时表现出较高的催化CO氧化活性。具有良好的CO催化氧化性能的过渡金属氧化物被认为是催化CO氧化的良好的廉价替代品。但是，该催化活性基本上依赖于制备方法和反应条件。

水在很多反应系统中常常是不可避免的，在非均相催化中水是最常见的分子。在催化CO氧化中，水对两种催化剂会产生不同的影响。适量的水对贵金属催化剂表现出促进低温CO氧化的作用，但会引起过渡金属氧化物的失活。因此，将过渡金属氧化物与贵金属相结合用于催化低温CO氧化目前已开展有大量的工作，这些工作主要集中在贵金属负载过渡金属氧化物方面。虽然贵金属负载过渡金属氧化物表现出了显著的催化低温CO氧化活性，但是，贵金属的负载量以及载体的选择会极大地影响催化剂的催化活性。

如果不考虑贵金属纳米粒子的大小或形态，贵金属与载体之间的协同作用对低温CO氧化催化起到至关重要的作用。均匀分散的贵金属负载于还原性过渡金属氧化物上相较之负载于非还原性载体上表现出更好的CO氧化和稳定性。在各种可还原的过渡金属氧化物中，锰氧化物由于相对的丰度、较低的成本、对环境的友好性、尤其是锰的多价态已经被广泛研究。锰氧化物对氧的储存和释放能力被广泛应用于催化剂、吸收剂、超级电容器、可充电电池等产品领域。Salker等人（A.V. Salker, R.K. Kunkalekar, Low temperature carbon monoxide oxidation over nanosized silver doped manganese dioxide catalysts. Catal. Commun. 10 (2009) 1776–1780.）报道了纳米尺寸掺杂的二氧化锰催化剂对CO氧化活性的明显增强，并将之归因于钯与二氧化锰之间强烈的相互作用。

但是，大多数贵金属与过渡金属氧化物结合的催化剂对贵金属的量需求比较大，而且制备工艺比较复杂，对低温催化CO氧化活性仍需进一步提高。因此，需要有一种易于操作、廉价的方法用以制备高催化性能的、低温催化CO的氧化催化剂。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种氧化镍负载钯催化剂的制备方法，它以镍盐为镍源，通过共沉淀-热分解草酸盐得到氧化镍介孔材料，制备的氧化镍负载钯催化剂具有高比表面积、低贵金属负载量、分散均匀的特点；本发明的目的第二目的是，提供所述氧化镍负载钯催化剂在常温CO催化氧化中的应用。

为实现上述目的，本发明采取了以下技术方案。

一种氧化镍负载钯催化剂的制备方法，其特征是，包含以下步骤：

（1）将镍盐添加至去离子水中进行搅拌，镍盐与水的摩尔比为0.1:100，溶解后得到硝酸镍溶液；

（2）将草酸或草酸盐溶于去离子水中制成溶液，草酸或草酸盐与镍盐与水的摩尔比为1:1:200，在80℃下至少搅拌2小时，得到草酸盐溶液；