一种复合载体负载的纳米钯催化剂及其制备方法和在CO氧化中的应用技术

本发明专利技术公开了一种复合载体负载的纳米钯催化剂及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：(1)取Al2O3与水混合，加入金属卤化物超声分散，再加入纤维素，超声分散，得混合液；(2)将碳酸盐溶液加入步骤(1)的混合液中，混合，晶化后烘干，得复合载体；(3)将步骤(2)中的复合载体浸渍于钯盐溶液中，调节溶液的pH至7‑10，加入硼氢化盐，混合，烘干。该制备方法提高钯化合物的吸附分散与稳定；避免了高温焙烧和高温氢气还原环节，提高了Pd物种的热稳定性。该制备方法简单，易于控制，具有较高的推广应用价值，且该催化剂展示出优异的CO低温氧化消除性能。

A nano-palladium catalyst supported on composite support and its preparation method and application in CO oxidation

The invention discloses a nano-palladium catalyst supported on a composite carrier and its preparation method and application. The preparation method comprises the following steps: (1) mixing Al2O3 with water, adding metal halide to ultrasonic dispersion, then adding cellulose and ultrasonic dispersion to obtain a mixture; (2) adding carbonate solution to the mixture of steps (1) mixing, drying after crystallization to obtain a composite carrier; (3) The composite carrier in step (2) is impregnated in palladium salt solution, the pH of the solution is adjusted to 7 10, borohydride is added, mixed and dried. The preparation method improves the adsorption, dispersion and stability of palladium compounds, avoids high temperature calcination and hydrogen reduction, and improves the thermal stability of Pd species. The preparation method is simple, easy to control, and has high application value. Moreover, the catalyst exhibits excellent CO low temperature oxidation elimination performance.

【技术实现步骤摘要】
一种复合载体负载的纳米钯催化剂及其制备方法和在CO氧化中的应用
本专利技术涉及纳米钯催化剂，具体地，涉及一种复合载体负载的纳米钯催化剂及其制备方法和在CO氧化中的应用。
技术介绍
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碳氧化合物对环境污染危害备受关注，尤其是CO的消除。CO是无色、无嗅、有毒的气体，且毒性极强，对人类健康的危害严重。目前，对CO的消除主要由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在空气中的残量，但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氧化消除。这类催化剂主要以贵金属(Pd、Pt、Rh及Au)为活性组分。而对于稳定催化剂的方式往往比较复杂，如包裹或模板法，制备周期较长，工艺较为繁琐。因而，利用简单方法制备出高性能的纳米Pd催化剂至关重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种复合载体负载的纳米钯催化剂及其制备方法和在CO氧化中的应用，该纳米钯催化剂通过将钯化合物负载在Al2O3复合载体上制得，(1)该方法通过利用共沉淀法将金属卤化物植入到载体Al2O3结构中；(2)借助纤维素对复合Al2O3载体的改性，改善了Al2O3载体的表面基团特性，提高钯化合物的吸附分散与稳定；(3)利用硼氢化钠的低温还原，避免了高温焙烧和高温氢气还原环节，提高了Pd物种的热稳定性。该制备方法简单，易于控制，具有较高的推广应用价值，且该催化剂展示出优异的CO低温氧化消除性能。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种复合载体负载的纳米钯催化剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)取Al2O3与水混合，加入金属卤化物超声分散，再加入纤维素，超声分散，得混合液；(2)将碳酸盐溶液加入步骤(1)的混合液中，混合，晶化后烘干，得复合载体；(3)将步骤(2)中的复合载体浸渍于钯盐溶液中，调节溶液的pH至7-10，加入硼氢化盐，混合，烘干。本专利技术还提供一种根据前文所述的制备方法制备得到的复合载体负载的纳米钯催化剂。不仅如此，本专利技术还提供一种前文所述的复合载体负载的纳米钯催化剂在CO氧化中的应用。通过上述技术方案，(1)本专利技术通过利用共沉淀法将金属卤化物植入到载体Al2O3结构中，有效改变Al2O3和金属氧化物的作用方式，激活载体的电子活跃能力；(2)借助纤维素对复合Al2O3载体的改性，改善了Al2O3载体的表面基团特性，提高钯化合物的吸附分散与稳定；(3)利用硼氢化钠的低温还原，避免了高温焙烧和高温氢气还原环节，提高了Pd物种的热稳定性。该制备方法简单，易于控制，具有较高的推广应用价值，且该催化剂展示出优异的CO低温氧化消除性能。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为实施例7中催化剂的透射电镜图；图2为实施例7中催化剂对CO氧化消除性能图。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种复合载体负载的纳米钯催化剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)取Al2O3与水混合，加入金属卤化物超声分散，再加入纤维素，超声分散，得混合液；(2)将碳酸盐溶液加入步骤(1)的混合液中，混合，晶化后烘干，得复合载体；(3)将步骤(2)中的复合载体浸渍于钯盐溶液中，调节溶液的pH至7-10，加入硼氢化盐，混合，烘干。通过上述技术方案，本专利技术通过利用共沉淀法将金属卤化物植入到载体Al2O3结构中，有效改变Al2O3和金属氧化物的作用方式，激活载体的电子活跃能力；(2)借助纤维素对复合Al2O3载体的改性，改善了Al2O3载体的表面基团特性，提高钯化合物的吸附分散与稳定；(3)利用硼氢化钠的低温还原，避免了高温焙烧和高温氢气还原环节，提高了Pd物种的热稳定性。该制备方法简单，易于控制，具有较高的推广应用价值，且该催化剂展示出优异的CO低温氧化消除性能。对于各原料的用量和添加比例，可在较宽范围内进行选择，在本专利技术一种优选的实施方式中，为了将金属卤化物植入Al2O3载体上，进一步提高催化剂的对CO低温氧化消除性能，在本专利技术一种优选的实施方式中，Al2O3中的Al元素、金属卤化物中的金属元素和碳酸盐的物质的量之比为3-20:1：0.9-1.1。在本专利技术一种优选的实施方式中，为了提高催化剂的对CO低温氧化消除性能，相对于10g步骤(2)中的复合载体，钯盐溶液中钯元素的质量含量为0.01-0.5g。对于纤维素，步骤(1)中水和硼氢化盐的用量，可在较宽范围内进行选择，为了得到粒度均匀，CO低温催化性能较好的催化剂，的在本专利技术一种优选的实施方式中，相对于10g的Al2O3，纤维素的用量为0.1-2g，步骤(1)中水的用量为10-20mL；相对于10g步骤(2)中的复合载体，硼氢化盐的用量为0.5-6.0mmol对于碳酸盐溶液的体积，可在较宽范围内进行选择，为了得到粒度均匀，CO低温催化性能较好的催化剂，的在本专利技术一种优选的实施方式中，步骤(1)中的水与碳酸盐溶液的体积比为1:0.8-1.2。对于钯盐溶液的体积，可在较宽范围内进行选择，为了得到粒度均匀，CO低温催化性能较好的催化剂，的在本专利技术一种优选的实施方式中，相对于10g步骤(2)中的复合载体，钯盐溶液的体积为10-20mL。对于步骤(2)中晶化的条件，可在较宽范围内进行选择，为了得到粒度均匀，CO低温催化性能较好的催化剂，优选地，步骤(2)中晶化的温度为60-100℃。对于步骤(2)中晶化的条件，可在较宽范围内进行选择，为了得到粒度均匀，CO低温催化性能较好的催化剂，优选地，步骤(2)中的晶化时间为6-24h。对于步骤(3)中混合的条件，可在较宽范围内进行选择，为了得到CO低温催化性能较好的催化剂，优选地，步骤(3)中加入硼氢化盐后的混合温度为20-80℃。对于步骤(3)中混合的条件，可在较宽范围内进行选择，为了得到CO低温催化性能较好的催化剂，优选地，混合时间为5-24h。对于金属卤化物，可在较宽范围内进行选择，为了得到CO低温催化性能较好的催化剂，优选地，金属卤化物为卤化镍、卤化钴和卤化锌中的一种或多种；进一步优选地，金属卤化物为氯化镍、氯化钴和氯化锌中的一种或多种。对于碳酸盐，可在较宽范围内进行选择，为了得到CO低温催化性能较好的催化剂，优选地，碳酸盐为水溶性的碳酸盐，进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合载体负载的纳米钯催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)取Al2O3与水混合，加入金属卤化物超声分散，再加入纤维素，超声分散，得混合液；(2)将碳酸盐溶液加入步骤(1)的混合液中，混合，晶化后烘干，得复合载体；(3)将步骤(2)中的复合载体浸渍于钯盐溶液中，调节溶液的pH至7‑10，加入硼氢化盐，混合，烘干。

【技术特征摘要】
1.一种复合载体负载的纳米钯催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)取Al2O3与水混合，加入金属卤化物超声分散，再加入纤维素，超声分散，得混合液；(2)将碳酸盐溶液加入步骤(1)的混合液中，混合，晶化后烘干，得复合载体；(3)将步骤(2)中的复合载体浸渍于钯盐溶液中，调节溶液的pH至7-10，加入硼氢化盐，混合，烘干。2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，Al2O3中的Al元素、金属卤化物中的金属元素和碳酸盐的物质的量之比为3-20:1：0.9-1.1。3.根据权利要求2所述的制备方法，其中，相对于10g步骤(2)中的复合载体，钯盐溶液中钯元素的质量含量为0.01-0.5g。4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其中，相对于10g的Al2O3，纤维素的用量为0.1-2g，步骤(1)中水的用量为10-20mL；相对于10g步骤(2)中的复合载体，硼氢化盐的用量为0....

【专利技术属性】
技术研发人员：章青，朱加明，王巧莹，李兵，姜欢欢，
申请(专利权)人：安徽师范大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34