一种低温脱除一氧化碳的逆负载型催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术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CeO

【技术实现步骤摘要】
一种低温脱除一氧化碳的逆负载型催化剂及其制备方法
本专利技术属于低温脱除一氧化碳催化剂制备
，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：本专利技术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)。本专利技术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：(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。进一步的，步骤(1)中，所述的铜片为纯度大于99.99％的高纯铜片；铜屑为长5mm～20mm、宽5mm～20mm、厚0.2mm～2mm的扁平或卷曲的铜屑。更进一步的，步骤(1)中，研磨采用球磨机进行，球磨机中所用钢球的硬度HRC大于50，钢球与铜屑的重量比1～5：1，铜屑装填量为50～200g，研磨时间10～90min。进一步的，步骤(2)中，臭氧氧化处理的具体过程为：取铜载体装填于玻璃石英管内，再接入臭氧气路中，打开臭氧发生器，即进行臭氧氧化处理。更进一步的，臭氧氧化处理过程中，玻璃石英管内的臭氧浓度不超过20g/m3。更进一步的，臭氧发生器中产生的气体为臭氧与空气的混合气，或臭氧与氧气的混合气中的一种，气体流量10～500ml/min，持续10～120min。进一步的，步骤(3)中，所述的含铈化合物为氧化铈、硝酸铈、硫酸铈、氯化铈、硝酸铈铵或硫酸铈铵中的一种或几种。进一步的，步骤(3)中，浸渍为等体积浸渍，即根据载体吸水量加入浸渍液，使浸渍液完全吸收没有剩余，所用含铈化合物溶液的浓度满足：以CeO2计不超过25g/100ml。进一步的，步骤(3)中，干燥温度为100～120℃，时间4～16小时；进一步的，步骤(3)中，焙烧温度300～600℃，时间3～8小时。铜片经过球磨，增加表面粗糙度，增大表面能，有利于铜表面与臭氧发生氧化反应生成氧化铜，形成CuO/Cu；臭氧浓度须严格控制在一定浓度范围，过高导致铜片表面过氧化，覆盖活性界面，过低导致活性界面浓度偏低。根据目标活性组分CeO2的负载量，计算含铈化合物的用量，等体积浸渍于CuO/Cu表面，形成含铈化合物/CuO/Cu。然后经过干燥、焙烧，将含铈化合物转化成氧化铈，形成CeO2/CuO/Cu催化剂，焙烧温度过低，含铈化合物转化不彻底，焙烧温度过高，晶体结构坍塌，影响催化活性。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)制备得到的逆负载催化剂表面缺陷丰富、氧空穴活性高；(2)对于一氧化碳具有较高的低温催化活性和稳定性；(3)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。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。以下各实施例中，如无特别说明的原料或处理技术，则表明均为本领域的常规市售原料产品或常规处理技术。实施例1一种低温脱除一氧化碳的逆负载型催化剂及其制备方法，包括下述步骤：(1)利用切削机将纯度大于99.99％的高纯铜片剪切成长10mm，宽10mm，厚0.5mm的扁平或卷曲的铜屑；(2)取步骤(1)得到的100g铜屑利用球磨机进行研磨，球磨机钢球硬度HRC大于50，研磨30min，获得的铜载体表面缺陷多，有利于提升催化活性；(3)打开臭氧机，调节工作电流至2A，臭氧浓度10g/m3，将步骤(2)所得的铜载体装填进玻璃石英管，并接入臭氧气路，调节气体流量200ml/min，持续60min，得到覆盖氧化铜薄膜的铜载体；(4)测量载体CuO/Cu的吸水量，按照CeO2和CuO/Cu载体的质量比为15％，计算所需Ce(NO3)2·6H2O的量，配制相应体积的Ce(NO3)2·6H2O溶液，浸渍到载体上(利用等体积浸渍法即将含铈化合物全部浸渍到载体表面)，静置晾干后，在110℃下干燥12h，再经400℃焙烧6h，即得逆负载CeO2/CuO/Cu催化剂。实施例2用实施例1制备的催化剂，进行气相中一氧化碳脱除实验。称取1g逆负载型CeO2/CuO/Cu催化剂样品，装填入微型固本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低温脱除一氧化碳的逆负载型催化剂，其特征在于，该逆负载型催化剂为逆负载CeO

【技术特征摘要】
1.一种低温脱除一氧化碳的逆负载型催化剂，其特征在于，该逆负载型催化剂为逆负载CeO2/CuO/Cu催化剂，其中，CeO2、CuO、Cu的重量比为(1～20)：(10～50)：(50～90)。


2.如权利要求1所述的一种低温脱除一氧化碳的逆负载型催化剂的制备方法，其特征在于，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。


3.根据权利要求1所述的一种低温脱除一氧化碳的逆负载型催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的铜片为纯度大于99.99％的高纯铜片；
铜屑为长5mm～20mm、宽5mm～20mm、厚0.2mm～2mm的扁平或卷曲的铜屑。


4.根据权利要求1所述的一种低温脱除一氧化碳的逆负载型催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，研磨采用球磨机进行，球磨机中所用钢球的硬度HRC大于50，钢球与铜屑的重量比1～5：1，铜屑装填量为50～200g，研磨时间10～90min。


5.根据权利要求1所述的一种低温脱除一氧化碳的逆负载型催化剂的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨丙星，叶丽萍，张磊，黄金花，罗勇，谷荣彩，
申请(专利权)人：上海化工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31