[发明专利]一种贵金属催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种贵金属催化剂及其制备方法和应用。本发明采用阳极氧化、热水合、焙烧、改性、负载贵金属和化学还原的步骤制备出一种新型的以金属为基体，以γ‑Al₂O₃膜为载体的一体化催化剂，该催化剂在常温下具有高的催化氧化一氧化碳的活性，相对于经常使用的颗粒状或者粉末状载体，其具有压降低、传热传质好、易于塑型的优点，能够很好的与市场上的空气净化器进行微型结合，易于工业化；整体式的网状催化剂，投入使用简便，且分离回收容易，不需要额外的分离操作，从而节约了操作成本。

技术领域

本发明涉及催化剂领域，特别涉及一种贵金属催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

在标准状况下，一氧化碳纯品为无色、无臭、无刺激性的气体。与空气混合爆炸极限为12.5％-74.2％。一氧化碳进入人体之后极易与血液中的血红蛋白结合，产生碳氧血红蛋白，进而使血红蛋白不能与氧气结合，使人缺氧，严重时死亡。在冶金、化学、石墨电极制造以及家用煤气或煤炉、汽车尾气中均有CO存在。对于大量低浓度的CO，不能用吸附方法消除，而CO常温催化氧化是最直接、简单、廉价而有效的消除空气中CO的方法和手段，在工业应用上具有广阔的前景。同时，CO常温催化氧化也可以用于防毒面具、气体纯化、CO气体探测器、烟草降害、燃料电池以及封闭体系中微量CO的消除。

制备常温下高效的催化剂是CO催化氧化的关键。CO催化剂可分为贵金属催化剂、非贵金属催化剂、合金催化剂、以分子筛为载体的催化剂等，不同类型的催化剂各有其优点和缺点。CO常温氧化反应机理报道虽然很多，但是由于不同催化剂体系的作用机理可能不同，到目前为止CO氧化反应机理尚无定论。

目前，贵金属催化剂在室温条件下对一氧化碳有较高的催化性能，在催化剂制备过程中，一般将贵金属(Pt、Pd、Au等)负载到颗粒状或者粉末状金属氧化物载体上，如中国专利CN111203200A将贵金属Pt负载到γ-Al₂O₃基材上，但CO的完全转化温度在100℃以上，很难运用到常温环境中；如中国专利CN109248681A将贵金属Pt涂覆在氧化铝粉末上，但由于颗粒或者粉末状催化剂具有压降高、传质阻力差、难于塑性等缺点(如中国专利CN104383939A)，很难将其应用到工业或家庭净化器处理CO的过程中。

发明内容

为了解决目前催化氧化一氧化碳的催化剂难以应用于工业或家庭净化器处理CO的问题，本发明提供了一种贵金属催化剂及其制备方法和应用，本发明利用一体化载体的优势，成功制得常温下催化氧化一氧化碳的催化剂，给微型高效空气净化器的广泛应用提供了可能。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

本发明的技术方案之一：提供贵金属催化剂的制备方法，包括以下步骤：

将经过阳极氧化的铝基材焙烧后进行热水合反应，二次焙烧，得到金属基载体；

利用过渡金属化合物对金属基载体进行改性，得到改性金属基载体；

在改性金属基载体上负载贵金属，制得用于催化氧化一氧化碳的催化剂。

优选的，所述铝基材为铝网；所述过渡金属化合物为草酸钛钾。

通过将阳极氧化的铝基材焙烧，得到多孔阳极氧化铝AAO；通过热水合反应，得到富含羟基的勃姆体(AlOOH)；通过二次焙烧，得到具有致密有序多孔结构的γ-Al₂O₃载体。

优选的，所述铝基材使用前进行预处理，预处理的方法为：先后用5-15wt％NaOH溶液和5-15wt％HNO₃溶液分别对铝基材进行1-5min的前处理。