具有氧逆溢流效应的催化剂及其制备方法和用途技术

本发明专利技术提供一种具有氧逆溢流效应的催化剂及其制备方法和用途。催化剂包括：载体，所述载体包括掺杂金属原子M的复合氧化物Ti1‑

【技术实现步骤摘要】
具有氧逆溢流效应的催化剂及其制备方法和用途


[0001]本专利技术涉及一种具有氧逆溢流效应的催化剂及其制备方法和用途，属于环保催化剂领域。

技术介绍

[0002]随着社会的进步，工业的发展，环境污染问题日益引起人们的注意，CO是大气主要污染物之一，其控制技术越来越受到人们的关注。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、生物质锅炉等。
[0003]催化燃烧CO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。但是由于工业烟气成分复杂，SO2和H2O等组分对催化剂的毒害作用，严重制约着催化燃烧技术去除CO在工业上的应用。
[0004]引用文献1公开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
x
Ti1‑
x
O2，锡掺杂铂钛催化剂中各组分的协同催化效应，使其具有良好的活性和抗水抗硫性能。但是，该催化剂的催化性能较差，且催化剂使用前需要氢气还原，实际工业应用中会有一定的安全隐患。
[0005]因此，开发一种新型高效的具有抗水抗硫性的一氧化碳催化燃烧催化剂对实现CO的消除，具有非常重要的环境意义，成为亟待解决的技术问题。
[0006]引用文献1：CN111437814A

技术实现思路

[0007]专利技术要解决的问题
[0008]鉴于现在技术中存在的技术问题，本专利技术提供了一种具有氧逆溢流效应的高效抗硫抗水的催化剂，该催化剂可以用于CO的氧化的同时，解决了贵金属催化剂遇SO2和水蒸汽失活的技术问题。
[0009]进一步地，本专利技术还提供一种本专利技术的方法简单易行、操作方便，原料易于获取，适合工业批量生产。
[0010]用于解决问题的方案
[0011][1]、一种具有氧逆溢流效应的催化剂，其包括：
[0012]载体，所述载体包括掺杂金属原子M的复合氧化物Ti1‑
x
M
x
O2；其中，M为Co、Cr、Zr、Mo、W、Fe、Ce、Ni、Sm和Nb中的一种或两种以上的组合，x为0.01
‑
0.99；以及，
[0013]活性成分，所述活性成分负载在所述载体的表面和/或内部，且所述活性成分为贵金属；并且，
[0014]以所述催化剂的总质量为100％计，所述活性成分的含量为0.1％以上，优选为0.1
‑
1％，更优选为0.1
‑
0.5％。
[0015][2]、根据上述[1]所述的催化剂，其中，所述活性成分包括Pt、Ag、Pd、Rh、Ir、Ru、Os或Au中的一种或两种以上的组合。
[0016][3]、根据上述[1]或[2]所述的催化剂，其中，M为Co、Cr、Zr、Ce、Sm或Nb中的一种或两种以上的组合，优选地，M为Sm；x为0.01
‑
0.5，优选地，x为0.1
‑
0.3。
[0017][4]、一种根据上述[1]‑
[3]任一项所述的制备方法，其包括以下步骤：
[0018]制备得到载体的步骤；
[0019]将活性成分负载在所述载体的表面和/或内部，得到催化剂。
[0020][5]、根据上述[4]所述的制备方法，其中，所述制备载体的步骤包括：
[0021]获取含金属M的前驱体和含Ti的前驱体的混合溶液；
[0022]在所述混合溶液中添加碱性物质，得到沉淀物；
[0023]对所述沉淀物进行一次干燥后再进行一次焙烧，得到载体。
[0024][6]、根据上述[5]所述的制备方法，其中，所述混合溶液中，Ti原子与所述金属原子M的摩尔比为1
‑
99:1。
[0025][7]、根据上述[5]或[6]所述的制备方法，其中，所述一次干燥包括在100
‑
120℃干燥10
‑
24h；和/或，
[0026]所述一次焙烧包括以5
‑
20℃/小时的速率升温至300
‑
800℃后，对所述沉淀物烧制3
‑
20小时。
[0027][8]、根据上述[4]‑
[7]任一项所述的制备方法，其中，所述负载包括以下步骤：
[0028]获取含贵金属的前驱体溶液；
[0029]将所述载体与含贵金属的前驱体溶液进行混合，并使含贵金属的前驱体溶液渗透至所述载体中，得到复合产物；
[0030]对所述复合产物进行二次干燥后再进行二次焙烧，得到催化剂。
[0031][9]、根据上述[8]所述的制备方法，其中，所述二次干燥包括在100
‑
120℃干燥10
‑
24h；和/或，
[0032]所述二次焙烧包括在200
‑
700℃对所述复合产物烧制0.1
‑
100小时。
[0033][10]、一种根据上述[1]‑
[3]任一项所述的具有氧逆溢流效应的催化剂用于一氧化碳催化燃烧的用途。
[0034]专利技术的效果
[0035]本专利技术的具有氧逆溢流效应的催化剂在100
‑
350℃范围内表现出良好的CO氧化效率，并具备稳定的抗硫抗水性能。
[0036]进一步地，本专利技术的制备方法简单易行，操作方便，原料易于获取，具有广阔的应用前景，适合工业批量生产。
附图说明
[0037]图1示出了本专利技术实施例1
‑
4和对比例1
‑
2中催化剂在不同温度下催化氧化CO转化率图；
[0038]图2示出了本专利技术实施例1
‑
4和对比例1
‑
2在0.01％ SO2、10％H2O条件下，不同时间点催化氧化CO的转化率图。
[0039]图3示出了本专利技术实施例1和对比例1
‑
2的催化剂在200℃，1％ CO/N2条件下，不同
时间点产生的CO2的浓度。
[0040]图4示出了实施例1和对比例1
‑
2的催化剂在100℃下，分别依次暴露于O2、CO+O2、CO和O2后的原位拉曼光谱。
具体实施方式
[0041]以下将详细说明本专利技术的各种示例性实施例、特征和方面。在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
[0042]另外，为了更好地说明本专利技术，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本专利技术同样可以实施。在另外一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、器材和步骤未作详细描述，以便于凸显本专利技术的主旨。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有氧逆溢流效应的催化剂，其特征在于，包括：载体，所述载体包括掺杂金属原子M的复合氧化物Ti1‑
x
M
x
O2；其中，M为Co、Cr、Zr、Mo、W、Fe、Ce、Ni、Sm和Nb中的一种或两种以上的组合，x为0.01
‑
0.99；以及，活性成分，所述活性成分负载在所述载体的表面和/或内部，且所述活性成分为贵金属；并且，以所述催化剂的总质量为100％计，所述活性成分的含量为0.1％以上，优选为0.1
‑
1％，更优选为0.1
‑
0.5％。2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述活性成分包括Pt、Ag、Pd、Rh、Ir、Ru、Os或Au中的一种或两种以上的组合。3.根据权利要求1或2所述的催化剂，其特征在于，M为Co、Cr、Zr、Ce、Sm或Nb中的一种或两种以上的组合，优选地，M为Sm；x为0.01
‑
0.5，优选地，x为0.1
‑
0.3。4.一种根据权利要求1
‑
3任一项所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：制备得到载体的步骤；将活性成分负载在所述载体的表面和/或内部，得到催化剂。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述制备得到载体的步骤包括：获取含金属M的前驱体和含Ti的前驱体的混合溶液；在所述混合溶液中添加...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建军，史建强，李俊华，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：