一种CO氧化催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种CO氧化催化剂及其制备方法和应用，其制备方法包括以下步骤：(1)用去离子水溶解铜盐，并加入无机酸调节铜盐溶液的pH≤2；(2)在铜盐溶液溶液中加入二氧化铈载体，并搅拌至均匀；(3)将所得产物依次经过干燥、焙烧、研磨后，得到CO氧化催化剂，该催化剂为CuO/CeO2型催化剂，其中Cu的摩尔分数[Cu/(Cu+Ce)]为5

【技术实现步骤摘要】
一种CO氧化催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及催化剂领域，具体涉及一种CO氧化催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]负载型催化剂在石油化工和环境催化领域起着至关重要的作用，其中CuO/CeO2型催化剂广泛应用于一氧化碳氧化和选择性氧化反应中，这归因于CeO2优异的储氧性能和Cu
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Ce之间的强相互作用，使得铜铈催化剂具有优于贵金属催化剂的CO氧化和选择性氧化活性，同时CuO来源丰富，价格低廉使得该催化剂成为目前CO氧化和选择性氧化催化剂中很重要的一类。目前，制备CuO/CeO2催化剂的方法有浸渍法、共沉淀法等。
[0003]在所有的制备方法中，浸渍法是较为普通的一类制备方法。Gurbani等采用浸渍法制备了CuO/CeO2催化剂，研究发现采用等体积浸渍法制备的催化剂在110
‑
120℃就可以将CO完全转化。该方法的优点是操作简单，成本低廉，缺点是对于铜基催化剂而言，在干燥过程中，铜物种容易随着水迁移，从而造成活性组分分布不均。专利CN 1554480 A公开的铜铈复合氧化物催化剂，先用溶胶
‑
凝胶法制备二氧化铈载体，再用浸渍法制备CuO/CeO2催化剂，此方法制备的催化剂CO完全转化的温度在140℃以上，显然该方法的制备过程更为复杂，活性也较低。共沉淀法的操作原理是将多种盐溶液同时沉淀。Jung采用共沉淀法制备铜铈催化剂，研究发现该方法制备的催化剂形成了Cu
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Ce
‑
O固溶体，在170℃时CO完全转化，该方法的优点是载体和活性组分混合比较均匀，但缺点是在沉淀过程中需用钠盐调控pH值，后需多次洗涤、抽滤等步骤，制备过程较为复杂，周期较长。

技术实现思路

[0004]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低成本、易于制备、具有更高CO氧化活性的CO氧化催化剂及其制备方法和应用。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]一种CO氧化催化剂的制备方法，该方法包括以下步骤：
[0007](1)用去离子水溶解铜盐，并加入无机酸调节铜盐溶液的pH≤2；
[0008](2)在铜盐溶液溶液中加入二氧化铈载体，并搅拌至均匀；
[0009](3)将所得产物依次经过干燥、焙烧、研磨后，得到CO氧化催化剂。
[0010]进一步地，所述的铜盐为硝酸铜。进一步地，所述的无机酸为硝酸。
[0011]进一步地，所述的硝酸浓度为1
‑
15mol/L。
[0012]进一步地，所述干燥的温度为20
‑
120℃，时间为10
‑
15h。
[0013]进一步地，所述焙烧的温度为400
‑
500℃，时间为4
‑
6h。
[0014]一种如上所述方法制备的CO氧化催化剂，该催化剂为CuO/CeO2型催化剂，其中Cu的摩尔分数[Cu/(Cu+Ce)]为5
‑
30％。
[0015]一种如上所述CO氧化催化剂的应用，该催化剂用于CO氧化反应，该反应的具体包括以下步骤：
[0016](1)先将装有CO氧化催化剂的石英管固定于反应器内，再通入高纯氮气，进行预处理；
[0017](2)冷却至室温之后通入CO、O2、N2的混合气，进行CO氧化反应。
[0018]进一步地，所述预处理的温度为200
‑
250℃，时间为1
‑
2h。
[0019]进一步地，所述CO、O2和N2的浓度为CO(1
‑
4vol.％)，O2(2.5
‑
10vol.％)，N2(余量)，所述氧化反应的温度为50
‑
150℃，混合气体的空速为18000
‑
30000mL/(g
·
h)。
[0020]与现有技术相比，本专利技术通过调控铜盐浸渍液的pH值来制备催化剂，用无机酸硝酸来调节铜盐溶液的酸性，不仅能够有效地促进活性组分的分散，改善铜物种随着水迁移而造成活性组分分布不均的情况，而且不会引入其它杂质离子。操作简单的同时，又提高了CO氧化反应的活性。
附图说明
[0021]图1为实施例1
‑
3、对比例1中所制备催化剂的CO氧化活性对比图。
具体实施方式
[0022]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。
[0023]一种CuO/CeO2型催化剂，其中Cu的摩尔分数(Cu/(Cu+Ce))为5
‑
30％，该催化剂的制备方法包括以下步骤：
[0024](1)用一定量的去离子水溶解硝酸铜，并加入1
‑
15mol/L硝酸调节铜盐溶液的pH至0.1
‑
2.0；
[0025](2)在步骤(1)溶液中加入一定量的二氧化铈载体搅拌至均匀；
[0026](3)将步骤(2)所得产物在20
‑
120℃下干燥10
‑
15h、400
‑
500℃下焙烧4
‑
6h、研磨均匀后，得到CuO/CeO2型催化剂。
[0027]所得CuO/CeO2型催化剂可用于CO氧化反应，其中该反应的工艺条件包括：
[0028](1)先将装有催化剂的石英管固定于反应器内，再通入高纯氮气，于200
‑
250℃预处理1
‑
2h。
[0029](2)冷却室温之后通入CO、O2、N2的混合气，其中各气体浓度：CO(1
‑
4vol.％),O2(2.5
‑
10vol.％)，N2(余量)，并在50
‑
150℃下进行CO氧化反应。其中，混合气体的空速为18000
‑
30000mL/(g
·
h)。
[0030]以下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。
[0031]实施例1
[0032]一种用于CO氧化的CuO/CeO2型催化剂，其制备方法包括以下步骤：
[0033](1)用1.1mL去离子水溶解0.249g硝酸铜，并加入硝酸调节铜盐溶液的pH至0.1；
[0034](2)在步骤(1)铜盐溶液中加入1g二氧化铈载体，搅拌至均匀；
[0035](3)将步骤(2)所得产物在室温下老化3h后，放置110℃烘箱内干燥12h，然后将干燥后的样品研磨后放入马弗炉中，在400℃下焙烧4h，之后取出研磨，即得CuO/CeO2催化剂，记为0.1
‑
15CC。
[0036]实施例2
[0037]与实施例1不同之处在于，调节铜盐溶液的pH值至1.0，制备CuO/CeO2催化剂1.0
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种CO氧化催化剂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)用去离子水溶解铜盐，并加入无机酸调节铜盐溶液的pH≤2；(2)在铜盐溶液溶液中加入二氧化铈载体，并搅拌至均匀；(3)将所得产物依次经过干燥、焙烧、研磨后，得到CO氧化催化剂。2.根据权利要求1所述的一种CO氧化催化剂的制备方法，其特征在于，所述的铜盐为硝酸铜。3.根据权利要求1或2所述的一种CO氧化催化剂的制备方法，其特征在于，所述的无机酸为硝酸。4.根据权利要求3所述的一种CO氧化催化剂的制备方法，其特征在于，所述的硝酸浓度为1
‑
15mol/L。5.根据权利要求1所述的一种CO氧化催化剂的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为20
‑
120℃，时间为10
‑
15h。6.根据权利要求1所述的一种CO氧化催化剂的制备方法，其特征在于，所述焙烧的温度为400
‑
500℃，时间为4
‑
6h。7.一种如权利要求1
‑
6任一项所述方法制备的CO氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛东森，张媛媛，俞俊，郭晓明，吴贵升，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，
类型：发明
国别省市：