[发明专利]纳米钯催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种纳米钯催化剂及其制备方法和应用，其中，所述制备方法包括：1)载体的预处理：将氧化铝载体进行热处理；在第一溶剂存在的条件下，将热处理后的氧化铝载体与纤维素混合后，置于温度为60‑100℃的条件下晶化6‑24h，制得预处理后的载体；2)纳米钯催化剂的制备：将钯盐与第二溶剂混合后，制得钯盐溶液，向钯盐溶液中加入步骤1)中制得的预处理后的载体进行浸渍，同时加入还原剂混合后，置于温度为20‑80℃的条件下搅拌5‑24h，制得纳米钯催化剂。实现了制备方法简单，催化性能高，且使用条件无特殊要求，大大提高其适用领域的广泛性的效果。

技术领域

本发明涉及纳米金属催化剂领域，具体地，涉及纳米钯催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着现代工业的膨胀发展和化石能源的消耗，环境污染问题日趋严重。其中工业废气、交通运输排气及煤炭矿井坑道中产生的碳氧化合物对环境污染危害备受关注，尤其是CO的影响。而CO是一种无色、无嗅、有毒的气体，且其毒性极强，对人类健康的危害严重。目前，对CO的消除主要有物理消除法和化学消除法。物理消除法主要是指利用一些多孔物质(如活性炭等)对CO进行吸附，以减少CO在空气中的残留量，但往往实际使用时难以选择合适的吸附材料，并且由于吸附效率低导致设备体积大，因此该法的应用受到很大的限制。而化学消除法主要包括催化还原法和催化氧化法，其中对低浓度CO的消除最好方式是催化氧化法，使CO与空气中的O₂反应生成无毒性的CO₂。然而，CO在空气中的燃点为700℃，因而必须使用催化剂实现低温下的氧化消除。而这类催化剂主要以贵金属(Pd、Pt、Rh及Au)为活性组分，例如，Kang等(Applied Catalysis B:Environmental,2018,223:67-75)报道了以单一Pt作为催化剂，CO在220℃附近实现完全氧化。然而，Pd基催化剂对CO的氧化反应受到其晶粒大小、形貌及种类的影响较大，且催化剂在反应过程中容易发生烧结团聚，活性组分在高速反应气流中易流失，进而使得催化剂性能大大下降，而在实际使用时往往完全无法达到其有效使用的条件，因而使其在实际应用时局限性较大。而对于稳定催化剂，其制备方式往往比较复杂，如包裹或模板法，其制备周期较长，工艺较为繁琐。

因此，提供一种制备方法简单，催化性能高，且使用条件无特殊要求，大大提高其适用领域的广泛性的纳米钯催化剂及其制备方法和应用是本发明亟需解决的问题。

发明内容

针对上述现有技术，本发明的目的在于克服现有技术中CO催化氧化反应中的催化剂往往制备方式繁杂，或是使用条件要求较为苛刻，不适于实际使用的要求，从而提供一种制备方法简单，催化性能高，且使用条件无特殊要求，大大提高其适用领域的广泛性的纳米钯催化剂及其制备方法和应用。

为了实现上述目的，本发明提供了一种纳米钯催化剂的制备方法，其中，所述制备方法包括：

1)载体的预处理：将氧化铝载体进行热处理；在第一溶剂存在的条件下，将热处理后的氧化铝载体与纤维素混合后，置于温度为60-100℃的条件下晶化6-24h，制得预处理后的载体；

2)纳米钯催化剂的制备：将钯盐与第二溶剂混合后，制得钯盐溶液，向钯盐溶液中加入步骤1)中制得的预处理后的载体进行浸渍，同时加入还原剂混合后，置于温度为20-80℃的条件下搅拌5-24h，制得纳米钯催化剂。

本发明还提供了一种根据上述所述的制备方法制得的纳米钯催化剂。

本发明还提供了一种根据上述所述的纳米钯催化剂在催化CO氧化中的应用。

通过上述技术方案，本发明利用纤维素对氧化铝载体进行改性，有效改善氧化铝载体的表面基团特性，提高载体与钯之间的作用，进一步地，利用还原剂在低温条件下还原，避免了高温焙烧和高温氢气还原环节，大大简化和缩短了其制备工艺和制备周期，且有效解决了在制备和反应过程中钯出现团聚等问题，从而使制得的催化剂能够有效实现对CO进行氧化消除的性能。