[发明专利]一种低温脱除一氧化碳的逆负载型催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种低温脱除一氧化碳的逆负载型催化剂及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：(1)取铜片剪切成铜屑后研磨成粉末，得到铜载体；(2)将所得铜载体进行臭氧氧化处理，得到覆盖氧化铜薄膜的铜载体；(3)再用含铈化合物溶液浸渍步骤(3)所获得的覆盖氧化铜薄膜的铜载体，接着，干燥、焙烧，即得到目的产物逆负载CeO₂/CuO/Cu催化剂。与现有技术相比，本发明制备得到的逆负载催化剂表面缺陷丰富、氧空穴活性高，对于一氧化碳具有较高的低温催化活性和稳定性；此外，制备工艺简单、成本较低、易于工业化生产，可广泛应用于环保、氢燃料电池、烯烃净化、CO传感器、特殊封闭空间环境控制等领域。

技术领域

本发明属于低温脱除一氧化碳催化剂制备技术领域，涉及一种低温脱除一氧化碳的逆负载型催化剂及其制备方法。

背景技术

一氧化碳(CO)是一种无色、无味的可燃性有毒气体，在空气中不易发生化学反应，性质稳定，可在大气中停留较长时间。目前，主要采用化学去除法去除CO，而CO的催化氧化则被认为是最经济有效的方法之一。CO催化氧化法在较低的反应温度和温和的反应条件下进行燃烧反应生成CO₂，从而达到消除CO的目的。CO的催化氧化消除在环保、氢燃料电池、烯烃净化、CO传感器、特殊封闭空间环境控制等不同领域有广泛的应用。

CO催化氧化法最核心的部分就是催化剂。Cu系催化剂由于在CO催化氧化反应中表现出良好的催化活性，且资源丰富、价格低廉，而被广泛研究。Ce是一种价格低廉的稀土材料，具有Ce³⁺和Ce⁴⁺两种常见价态，较易贮藏或释放氧物种。单纯的CeO₂材料达到CO完全氧化所需的温度较高，一般不能单独用作催化剂，常被用作载体或活性组分之一。近年来大量学者通过采用沉淀法、浸渍法、固相化学反应法、溶胶-凝胶法等不同方法制备出具有较高CO催化活性的负载型铜基/铈基催化剂。

CN102407123A公开了一种用于富氢气体中CO优先氧化的高效CeO₂/CuO催化剂，其以硝酸铜为原料，采用共沉淀方法制备花球状或花瓣状CuO载体，采用等体积浸渍法合成负载型CeO₂/CuO催化剂。

CN108448123A公开了一种用于低温水煤气变换反应的铈基催化剂，其将铈基前驱体、Cu(NO₃)₂·3H₂O与沉淀剂尿素共同水热反应，再升温焙烧，还原，然后经过20vol％CO₂+2vol％H₂+78vol％He气氛中处理；最后经10vol％O₂+90vol％Ar处理得到Cu/CeO₂催化剂。

CN103861552A公开了一种用于烯烃物流中脱除CO的铜基复合氧化物负载型催化剂，其以共沉淀方法制备铜基复合氧化物，常规浸渍法合成负载型催化剂。

上述报道中的负载型催化剂以常规的共沉淀法、浸渍法、溶胶凝胶法制备，氧化物作为载体，金属或金属氧化物作为活性组分，其活性物种类别均较为单一。

因此，需要开发一种合成成本低、易于工业化应用的负载催化剂制备方法。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种合成成本低、制备工艺简单、易于工业化生产的低温脱除一氧化碳的铜基逆负载催化剂及制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明的技术方案之一提出了一种低温脱除一氧化碳的逆负载型催化剂，其为逆负载CeO₂/CuO/Cu催化剂，其中，CeO₂、CuO、Cu的重量比为(1～20)：(10～50)：(50～90)。

本发明的技术方案之二提出了一种低温脱除一氧化碳的逆负载型催化剂的制备方法，包括以下步骤：