本发明专利技术公开一种基于等离子体技术在线消除CO的装置和方法。该技术发明专利技术可实时检测CO浓度，且当CO浓度升至预警值时会触发等离子体装置快速制备贵金属负载型催化剂，进一步催化CO及时氧化为CO2，属于等离子体技术制备材料联合催化反应领域。该方法以贵金属溶液和金属氧化物粉末为原料，利用浸渍法和介质阻挡放电技术处理得到贵金属催化剂，进一步原位在线消除有毒CO气体。与传统技术相比，该方法制备催化剂具有耗能少，用时短，纯度高，污染小等优点。更重要一点，实现了催化剂制备和催化CO反应一体化，为CO消除领域提供新思路。为CO消除领域提供新思路。为CO消除领域提供新思路。
【技术实现步骤摘要】
一种基于等离子体技术在线消除CO的装置和方法
[0001]本专利技术具体涉及一种基于等离子体技术在线消除CO的装置和方法，属于等离子体制备材料联合催化反应领域。
技术介绍
[0002]由于工业、车辆和基础设施的迅速出现，空气污染是一个严重的全球问题。燃料不完全燃烧产生的CO是其中之一，CO是一种无色无味有毒气体，会对人体和环境造成重大损害，所以在释放到环境中之前需要经过适当的转化处理；另一方面，某些重要工业应用例如甲醇重整制氢会产出副产物CO，常常会造成积碳问题，引起金属催化剂的中毒，会大幅度降低反应的产率，影响氢气的纯度，氢气燃料的净化需要将CO氧化为无毒害的CO2。因此，CO消除在实际应用中具有非常重大的意义。
[0003]贵金属催化剂是以金属为主要活性组分的催化材料，它在低温活性、耐毒性和耐水性方面都优于其他催化剂，表现出较高的催化活性和稳定性，被广泛应用于催化CO氧化反应的研究中。传统制备贵金属负载型催化剂大多使用的是焙烧法，此法能够大批量生产催化剂，但是存在许多缺陷，如运行时间长、产品粒径分布不均匀、能耗成本高、危险化学品的残留、环境污染等。
[0004]等离子体技术是一种新兴的制备材料的方法，近年来，等离子体过程强化技术在催化剂的制备方面取得了很大的进展。特别是介质阻挡放电(DBD)等离子体作为一种低温等离子体，广泛应用于催化剂制备方面。与传统的催化剂制备方法相比，等离子体技术制备催化剂具有操作简便、工艺流程短、反应过程直观易控、产品粒径均一、稳定性好、节能高效、清洁环保等优点。
技术实现思路
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术申请人提供了一种基于等离子体技术在线消除CO的装置和方法，旨在以贵金属溶液为活性前驱体，以金属氧化物粉末为载体，利用浸渍法和介质阻挡放电技术处理得到贵金属负载型催化剂，进一步在线消除有毒CO气体。
[0006]本专利技术的技术方案：一种基于等离子体技术在线消除CO的装置和方法。步骤如下：（1）氧化铝粉末等体积浸渍于硝酸银溶液，数小时后转置烘箱在60℃下烘干，研钵研磨成粉末转入等离子体装置10石英管内；（2）CO源流经警报器8，到达警示值后，气阀开关9打开；同时，O2气由质量流量计5控制打开，与CO成比例混合；（3）Ar气质量流量控制计2打开，启动DBD等离子体装置10，等离子电源12提供交流高压，石英管外覆铜网作为阴极，不锈钢装置外壳接地作为阳极，Ar气在高压电解下产生高能电子，处理（1）步骤中粉末得到Ag/Al2O3催化剂；（4）CO与O2混合气通入等离子体装置10内部石英管内，在制备的Ag/Al2O3的催化下转化为CO2，反应温度实时监控；
（5）反应后产物气体进一步流入气象色谱仪13，数据结果由PC端14在线记录。
[0007]所述步骤（1）中浸渍时间为10～16h。
[0008]所述步骤（2）中所述CO值≥500 ppm时，执行下一步操作；所述步骤（2）中CO和O2比例为1:2～1:2.5。
[0009]所述步骤（3）中施加的交流高压确保输出功率为5～20 W，以稳定产生DBD等离子体。
[0010]所述步骤（3）Ar不仅充当等离子体气源，还充当吹扫气，气体流速为30～50 sccm。
[0011]本专利技术有益的技术效果在于：本专利技术利用DBD等离子体技术，可快速、高效制备贵金属催化剂，所制备的催化剂颗粒均一、分散度高、稳定性好。
[0012]本专利技术利用DBD等离子体制备材料技术协同催化反应在线消除CO，反应绿色、环保、高效、可控。
[0013]本专利技术反应装置结构简单，反应耗能低，节约成本，操作简单灵活、高效安全，无需复杂的后处理过程。
[0014]注：虽然本专利技术已较佳实施例揭示如上，然其并非用以限制本专利技术，任何本领域技术人员，在不脱离本专利技术的精神和范围内，当可做些许的修改和完善，因此本专利技术的保护范围当以权利要求书所界定的为准。
附图说明
[0015]图1为本专利技术的实验装置图，图1中1为O2钢瓶，2和5为质量流量控制计，3、6和9为气阀开关，4为Ar钢瓶，7为CO气源，8为CO警报器，10为DBD等离子体装置，11为接地电极，12为等离子体电源，13为气象色谱仪，14为PC端。
[0016]图2为本专利技术实例1制得产物Ag/Al2O3催化剂的透射电镜图谱。
[0017]图3为本专利技术实例1中气象色谱热导检测信号图。
具体实施方式
[0018] 下面通过实施例对本专利技术方法和效果做进一步说明，但不因此限定本专利技术的保护范围。
[0019]实施例1称取1.0 g Al2O3粉末，恰溶于3ml 9.8 mM AgNO3溶液，使得Ag
+
的负载量为0.5wt%，浸渍10~12 h后，置于60℃下烘干，然后研磨成粉末。将其全部转移至等离子体装置内部石英管腔内；CO气源流经警报器，当浓度值达到500 ppm时，O2钢瓶打开，与CO气体按比例混合；等离子体电源打开，Ar以40 sccm流速流入等离子体装置石英管腔，产生DBD等离子体，处理粉末得到Ag/Al2O3催化剂；CO和O2混合气体在催化剂的催化下氧化为CO2，检测结果由气象色谱仪联合PC端在线监控。
[0020]实施例2处理工艺及操作条件同实施例1，不同在于：所取AgNO3溶液浓度为19.6 mM，使得Ag
+
的负载量为1.0wt%。
[0021]实施例3
处理工艺及操作条件同实施例1，不同在于：所取AgNO3溶液浓度为39.2 mM，使得Ag
+
的负载量为2.0wt%。
[0022]从图2、3的透射电镜图中可以看出得到的Ag/Al2O3催化剂颗粒呈球形，分散性良好，颗粒直径在2~7nm，产品的均一性好，纯度高。
[0023]实施例4处理工艺及操作条件同实施例1，不同在于：所取AgNO3溶液浓度为78.4 mM，使得Ag
+
的负载量为4.0wt%。
[0024]通过上述实施例仅是为清楚地说明本专利技术的工艺流程。但是，本专利技术不限定于上述实施方式。对于所属领域的普通技术人员，在不脱离本专利技术原理下，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于等离子体技术在线消除CO的装置和方法，其特征是：等离子体技术制备催化材料过程和催化CO反应一体化，具体包括以下步骤：（1）氧化铝粉末等体积浸渍于硝酸银溶液，数小时后转置烘箱在60℃下烘干，研钵研磨成粉末之后转入等离子体装置内部圆筒管中；（2）CO源流经CO警报器，到达警示值后，气阀开关打开；同时，O2气由质量流量计控制打开，与CO成比例混合；（3）Ar气质量流量控制计打开，启动DBD等离子体装置，等离子电源提供交流高压，圆筒管外覆铜网作为阴极，不锈钢装置外壳接地作为阳极，Ar气在高压电解下产生高能电子，处理（1）步骤中粉末得到Ag/Al2O3催化剂；（4）CO与O2混合气通入等离子体装置圆筒管内，在制备的Ag/Al2O3的催化下转化为CO2，反应温度实时监控；（5）反应后产物气体进一步流经气象色谱仪，数据结果由PC端在线记录。2.根据权利要求1所述一种基于等离子体技术在线消除CO的装置和方法，其特征在于，所制备的催化剂由活性物Ag和载体Al2O3组成，活性物Ag的负载量为0.5wt%～4wt%，余量为载体。3.根据权利要求1所述一种基于等离子体技术在线消除CO的装置和方法，其特征在于，所选载体不限于Al2O3，还可以是Fe2O3、MnO2、SiO2等比表面积大、耐...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈剑，
申请(专利权)人：宁波工程学院，
类型：发明
国别省市：
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