[发明专利]一种用于CO净化的Pt基催化剂及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种用于CO净化的Pt基催化剂及其制备方法和用途，所述Pt基催化剂以TiO₂为载体，Pt为主活性组分，CeO₂为第一助活性组分，WO₃和/或MoO₃为第二助活性组分；其中，第一助活性组分和第二助活性组分间的协同作用，显著降低了贵金属Pt的用量；与传统Pt基催化剂相比，本发明所述Pt基催化剂具有成本低、普适性强、稳定性好的特点，且其具有高的CO催化氧化效率，产物对CO₂具有高的选择性，其抗硫性也明显提高，具有较好的应用前景。

技术领域

本发明属于环境催化领域，涉及一种用于CO净化的Pt基催化剂及其制备方法和用途。

背景技术

CO作为煤、石油等含碳物质或烃类物质不完全燃烧的产物，也是温室气体之一，过多的排放不但会给人类身体健康带来严重威胁，同时也对生态环境带来极大的危害。对CO的处理中催化氧化技术是CO无害化处理中应用范围最广泛，最经济有效的方法。CO催化氧化反应是CO与O₂在催化剂表面的双分子反应，是很多工业过程中的重要反应，按照种类不同可分为贵金属催化剂、非贵金属催化剂、分子筛催化剂以及合金催化剂等，不同催化剂体系的催化氧化反应机理不同。

在CO催化氧化反应中，贵金属催化剂中贵金属主要包括金、银和铂族金属(铂、铑、钯、铱)，贵金属催化剂价格较高。对于CO催化氧化应用中的Pt、Au、Pd等贵金属催化剂催化活性好、反应温度低，所需活性相量少，是比较常用的催化剂。催化剂制备方法不同，会影响催化剂活性组分的分散、催化剂颗粒的大小和结构等。浸渍法制备负载型贵金属催化剂的方法虽然简单，但催化剂表面活性组分分布不均，制得的负载型贵金属催化剂稳定性较差。

现有的贵金属Pt催化剂在高温环境下贵金属Pt容易团聚失活，活性长效性差，寿命短，对贵金属Pt催化剂来说并不能达到经济环保的效果。工业烟气含有较高浓度的硫氧化物，即使应用脱硫设施进行脱硫处理，烟气中仍含有一定浓度的SO₂，大多数催化剂的活性容易受到硫氧化物的影响，导致催化剂中毒失活。

CN107519871A公开了一种催化氧化CO的AuAg@SiO₂纳米催化剂的制备方法，所述方法具体步骤如下：(1)将10mM HAuCl₄溶液和10mM AgNO₃溶液混合，加入0.1g/ml的表面活性剂溶液，室温下搅拌20-30min，加入0.1M硼氢化钠溶液，搅拌3h，得AuAg合金溶胶；所述10mM HAuCl₄溶液、10mMAgNO₃溶液、0.1g/ml表面活性剂和0.1M硼氢化钠的体积比为1:0.25-4:0.5-10:1-10；(2)取步骤(1)所得AuAg合金溶胶加入溶剂，搅拌下加入正硅酸四乙酯(TEOS)，混合均匀后滴加28w.t％氨水，继续搅拌，搅拌时间为2-5小时；其中溶剂为水和醇的混合液，水和醇的体积比为1:1.25-5；AuAg合金溶胶、正硅酸四乙酯和28w.t％氨水的体积比为1:0.05-0.3:0.1-1，上述方案存在着催化剂的制备方法复杂，制备成本高。

CN103263917A公开了一种用于CO催化氧化的Pt-BaTiO₃纳米催化剂的制备方法，其采用的是湿化学反应法，以水热法合成的四方钙钛矿BaTiO₃纳米颗粒、H₂PtCl₆·6H₂O、NaBH₄和去离子水作为反应物料，利用NaBH₄的还原性，将Pt还原到BaTiO₃纳米颗粒的表面，形成不稳定的Pt纳米颗粒，随之使其在后续的干燥过程中在BaTiO₃铁电纳米颗粒的表面达到完全晶化，从而获得用于CO催化氧化的Pt-BaTiO₃纳米催化剂，此方案存在着催化剂的制备方法复杂，且所得催化剂的抗硫性不足的问题。

因此，需要开发出稳定性更好的用于CO催化氧化的贵金属Pt催化剂仍具有重要意义。