一种锡掺杂铂钛催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种锡掺杂铂钛催化剂及其制备方法和应用，锡掺杂铂钛催化剂的组成表示为Pt/Sn

【技术实现步骤摘要】
一种锡掺杂铂钛催化剂及其制备方法和应用
本专利技术属于环境催化材料和环境保护
，具体涉及一种锡掺杂铂钛催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
CO是大气中最常见的污染物之一，主要来自燃料燃烧和机动车排气。CO是一种窒息性气体，进入大气后，由于大气的扩散稀释作用和氧化作用，一般不会造成危害。但在城市冬季采暖季节或在交通繁忙的十字路口，当气象条件不利于排气扩散稀释时，CO的浓度有可能达到危害人体健康的水平。CO主要来自于机动车尾气、炼钢、炼铁、焦炉、煤气发生站、采暖锅炉、民用炉灶、固体废弃物焚烧排出的废气。其排放控制已成为环境催化和大气控制领域中的研究热点。催化燃烧(catalyticcombustion)一氧化碳是目前应用最为广泛的一氧化碳脱除技术，催化燃烧技术的关键是高效稳定的催化剂。目前研究比较多的是贵金属催化剂，例如Pt、Ru和Au等贵金属纳米颗粒高度分散在某些金属氧化物表面可对CO氧化具有良好的催化性能。然而，SO2是煤燃烧产生的废气中不可避免的组成部分，因为煤中含有硫杂质。SO2和水的存在会促进Pt、Ru和Au等贵金属催化剂的失活。因此，开发新型高效的具有抗水抗硫性的一氧化碳催化氧化催化剂对实现CO的消除，具有非常重要的环境意义，是我国环保事业的迫切需求。
技术实现思路
本专利技术提供了一种锡掺杂铂钛催化剂及其制备方法和应用，解决了上述贵金属催化剂遇SO2和水失活的技术问题。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种锡掺杂铂钛催化剂，由浓度为0.05mmol/L的氯铂酸溶液、0-1.6mol/L四氯化锡溶液和1-2mol/L硫酸钛溶液制备而成；所述锡掺杂铂钛催化剂的组成表示为Pt/SnxTi1-xO2，其中Pt的负载量为0.1~1%，x为Sn/(Sn+Ti)的摩尔比，0＜x≤0.5。一种锡掺杂铂钛催化剂的制备方法，包括以下步骤：S1、配制浓度为0.05mmol/L的氯铂酸溶液、0-1.6mol/L四氯化锡溶液和1-2mol/L硫酸钛溶液，配完放置备用；S2、将步骤S1中配制好的四氯化锡溶液和硫酸钛溶液混合并搅拌均匀，得到混合液；S3、向步骤S2所得的混合液中边搅拌边逐滴加氨水，调节pH值至10-11，然后搅拌均匀，得到反应液；S4、将反应液抽滤、洗涤、干燥，随后放入马弗炉中焙烧，制得锡钛复合氧化物；S5、向锡钛复合氧化物中加入适量步骤S1中配制的氯铂酸溶液，室温条件下搅拌一段时间，得到泥浆状混合物；S6、将步骤S5得到的泥浆状混合物进行干燥，然后放入马弗炉中焙烧，最终制得锡掺杂铂钛催化剂。进一步地，所述步骤S4中，干燥具体为在120℃下干燥12-24h；放入马弗炉中500℃焙烧4-8h。进一步地，所述步骤S6具体为：将泥浆状混合物在120℃条件下干燥12-24h，然后放入马弗炉中，于500℃焙烧1h。进一步地，所述步骤S2中，搅拌时间为30-90min。进一步地，所述步骤S5中，室温条件下搅拌时间为2-4h。一种锡掺杂铂钛催化剂的应用，取所述锡掺杂铂钛催化剂置于流动的固定床反应器中，先在20ml/min10%H2/He混合气，80ml/minN2气氛下，500oC预处理1小时，然后将盛有锡掺杂铂钛催化剂的固定床反应器降温至室温；完成后，向固定床反应器中通入反应气，进行催化氧化，脱除反应气中的CO。进一步地，所述通入反应气具体为：关闭10%H2/He混合气，向固定床反应器中通入反应气：0.004%NO、1%CO、10%O2、15%H2O、采用N2做平衡气，反应气的流速为100mL/min，空速为53000h-1，活性评价温度范围为100-280℃，测试不同温度下催化剂催化氧化CO的转化率。进一步地，所述通入反应气具体为：关闭10%H2/He混合气，将固定床反应器升温至250℃，通入反应气，反应气组成为：0.004%NO、1%CO、10%O2、15%H2O、采用N2做平衡气，反应气的流速为100mL/min，空速为53000h-1，反应1h后，再继续通入0.02%SO2，反应20h，测试催化剂在不同时间点下的催化氧化CO转化率。进一步地，所述锡掺杂铂钛催化剂用于脱除厂房固定源和车移动源排放的一氧化碳。本专利技术所达到的有益效果：锡掺杂铂钛催化剂中各组分的协同催化效应，从而使其具有良好的活性和抗水抗硫性能。通过共沉淀和浸渍合成的方法，发挥三组分间的强相互作用，形成一种金红石相固溶体结构，该结构具有较高比表面积和结构稳定性，有更多的活性位参与反应。同时锡的掺杂促进了电子在活性组分间的传递，催化剂表面氧空位增多，促进了反应物分子的吸附与活化，有效提高了催化剂的CO氧化性能和抗水和抗硫中毒性能。降低了一氧化碳完全氧化的温度，具有良好的一氧化碳催化氧化性能。锡掺杂铂钛催化剂遇SO2和水不失活，能够有效脱除厂房固定源和车移动源排放的一氧化碳。附图说明图1为本专利技术实施例中催化剂在不同温度下催化氧化CO转化率图；图2为本专利技术实施例中在0.02%SO2、15%H2O条件下，不同时间点催化氧化CO的转化率图。具体实施方式下面对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。一种锡掺杂铂钛催化剂，由浓度为0.05mmol/L的氯铂酸溶液、0-1.6mol/L四氯化锡溶液和1-2mol/L硫酸钛溶液制备而成。锡掺杂铂钛催化剂的组成表示为Pt/SnxTi1-xO2，其中Pt的负载量为0.1~1%，x为Sn/(Sn+Ti)的摩尔比，0＜x≤0.5。本实施例中，Pt的负载量为0.1%。一种锡掺杂铂钛催化剂的制备方法，包括以下步骤：S1、配制浓度为0.05mmol/L的氯铂酸溶液、0-1.6mol/L四氯化锡溶液和1-2mol/L硫酸钛溶液，配完放置备用；S2、将步骤S1中配制好的四氯化锡溶液和硫酸钛溶液混合并搅拌均匀，得到混合液；S3、向步骤S2所得的混合液中边搅拌边逐滴加氨水，调节pH值至10-11，然后搅拌均匀，得到反应液；S4、将反应液抽滤、洗涤、在120℃下干燥12-24h，干燥结束后放入马弗炉中500℃焙烧4-8h，制得锡钛复合氧化物；S5、向锡钛复合氧化物中加入适量步骤S1中配制的氯铂酸溶液，室温条件下搅拌2-4h时间，得到泥浆状混合物；S6、将步骤S5得到的泥浆状混合物在120℃条件下干燥12-24h，然后放入马弗炉中于500℃焙烧1h，最终制得锡掺杂铂钛催化剂。实施例1、锡掺杂Pt/Sn0.1Ti0.9O2负载型催化剂的制备S1、称取适量氯铂酸溶于无菌去离子水中，配制成浓度为0.5mmol/L的氯铂酸溶液，称取适量的四氯化锡溶于无菌去离子水中，配制成浓度为0.42mol/L四氯化锡溶液，称取适量的硫酸钛溶于无菌去离子水中，配制成浓度为2.25mol/L的硫酸钛溶液，放置备用；S2、分别取11.9048本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锡掺杂铂钛催化剂，其特征在于，由浓度为0.05mmol/L的氯铂酸溶液、0-1.6mol/L四氯化锡溶液和1-2mol/L硫酸钛溶液制备而成；所述锡掺杂铂钛催化剂的组成表示为Pt/Sn

【技术特征摘要】
1.一种锡掺杂铂钛催化剂，其特征在于，由浓度为0.05mmol/L的氯铂酸溶液、0-1.6mol/L四氯化锡溶液和1-2mol/L硫酸钛溶液制备而成；所述锡掺杂铂钛催化剂的组成表示为Pt/SnxTi1-xO2，其中Pt的负载量为0.1~1%，x为Sn/(Sn+Ti)的摩尔比，0＜x≤0.5。


2.一种锡掺杂铂钛催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、配制浓度为0.05mmol/L的氯铂酸溶液、0-1.6mol/L四氯化锡溶液和1-2mol/L硫酸钛溶液，配完放置备用；
S2、将步骤S1中配制好的四氯化锡溶液和硫酸钛溶液混合并搅拌均匀，得到混合液；
S3、向步骤S2所得的混合液中边搅拌边逐滴加氨水，调节pH值至10-11，然后搅拌均匀，得到反应液；
S4、将反应液抽滤、洗涤、干燥，随后放入马弗炉中焙烧，制得锡钛复合氧化物；
S5、向锡钛复合氧化物中加入适量步骤S1中配制的氯铂酸溶液，室温条件下搅拌一段时间，得到泥浆状混合物；
S6、将步骤S5得到的泥浆状混合物进行干燥，然后放入马弗炉中焙烧，最终制得锡掺杂铂钛催化剂。


3.根据权利要求2所述的一种锡掺杂铂钛催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，干燥具体为在120℃下干燥12-24h；放入马弗炉中500℃焙烧4-8h。


4.根据权利要求2所述的一种锡掺杂铂钛催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S6具体为：将泥浆状混合物在120℃条件下干燥12-24h，然后放入马弗炉中，于500℃焙烧1h。


5.根据权利要求2所述的一种锡掺杂铂钛催化剂的制备方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建军，刘海岩，史建强，王桂敏，李俊华，
申请(专利权)人：清华大学盐城环境工程技术研发中心，
类型：发明
国别省市：江苏;32