高载量高分散制造技术

本发明专利技术属于催化剂及其催化剂的应用技术领域，具体涉及高载量高分散

【技术实现步骤摘要】
高载量高分散Cu基催化剂及其合成方法与应用


[0001]本专利技术属于催化剂及其催化剂的应用
，具体涉及高载量高分散
Cu
基催化剂及其合成方法与应用
。

技术介绍

[0002]常压和低温下，利用负载型金属催化剂有效去除有毒的一氧化碳（
CO
）气体，是多相催化技术的重点，负载型金属催化剂广泛应用于氢燃料电池技术
、
呼吸器和汽车尾气处理等领域
。
目前，贵金属催化剂（
Pt、Au、Pd
）因其具有较高的催化
CO
氧化活性，被重视起来
。
然而，由于贵金属低储量
、
成本高的问题，限制了其在工业中的广泛应用
。
因此，开发一种在温和条件下高效催化
CO
氧化的非贵金属催化剂，成为重中之重
。
[0003]目前，负载型的
Cu
基催化剂可以实现相对温和条件下催化
CO
氧化，但是相比于贵金属催化剂，当负载量较小时（
<2wt.%
），其催化性能相对较低
。
较高的
Cu
载量（约
5wt.%
）可以一定程度上提高
Cu
基催化剂的催化活性，但当负载量过高时（
>5wt.%
），金属
Cu
的分散度变差，颗粒容易烧结团聚，导致催化剂的性能下降
。
[0004]CN101143321A
公开了一种低温
CO
氧化非贵金属催化剂，该催化剂用共沉淀法或沉积沉淀法来合成，其中活性组份为钴
、
铁
、
锰
、
铜
、
锌
、
锡
、
铈中的一种；载体是各种市售的或自制的粉末状或成型的氧化铝
、
氧化硅
、
分子筛
、
蜂窝陶瓷
、
铁丝网，氧化钴
、
氧化铁
、
氧化锰
、
氧化铜
、
氧化锌
、
氧化锡
、
氧化铈等，经过水洗
、
酸洗
、
干燥
、
焙烧以及进一步的真空干燥得到的，沉淀剂为
Na2CO3、K2CO3、NaOH、
尿素
、
氨水中的一种，合成的催化剂催化
CO
时的起始温度较低，但是该方法采用沉淀法合成金属负载的催化剂，所采用的载体要经过水洗
、
酸洗等步骤，会有一定的废酸产生，对环境有一定的危害，并且只适用于水溶性的金属盐作为活性金属的前驱体
。
[0005]CN101338448A
公开了一种氧化铝晶须的合成方法，采用硝酸铝和尿素在水中反应形成溶胶，继续保持反应得到前驱体的白色沉淀物，最后在
1100
‑
1300℃
条件下焙烧得到氧化铝晶须，该方法采用水热反应釜合成氧化铝晶须，存在一定的操作风险，且后处理温度为
1100
‑
1300℃
，温度高能耗大，不适用于工业化扩大生产
。
[0006]CN102689914A
公开了一种氧化铝纳米颗粒的合成方法，采用了氯化1‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑（
BmimCl
）和水为分散体系，主要为水，对环境的污染小；
BmimCl
起到模板剂的作用，硝酸铝和缓释剂尿素在
BmimCl
和水的溶剂中实现均匀的分散，尿素可以更加均匀的缓慢释放
OH
‑
，得到分散度高
、
纯度高
、
形态结构均一的氢氧化铝凝胶，采用煅烧的温度较低反应的温度条件较为温和，而且得到的氧化铝纳米颗粒的粒度均一，其粒度分布为
10
‑
20nm
，该专利技术采用水热合成法，以
BmimCl
为模板剂，合成了氢氧化铝凝胶，通过煅烧得到的是氧化铝纳米颗粒，模板剂的使用增加了生产成本
。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种高载量高分
散
Cu
基催化剂的合成方法，所合成的催化剂的负载量高，活性组分的分散性好；将其应用于催化氧化
CO
中，
CO
的转化率高，反应条件温和
。
[0008]本专利技术所述的高载量高分散
Cu
基催化剂的合成方法，包括以下步骤：（1）将铜盐与纳米氧化铝混合，充分研磨至粒径为1‑5μ
m
，得到混合物；（2）将混合物装入石英管，在真空系统中脱水脱气；（3）将装有混合物的石英管，继续在高真空下以
400
‑
600℃
加热分解，采用液氮骤冷；（4）在干燥空气气氛下以
400
‑
600℃
煅烧2‑
6h
，得到高载量高分散
Cu
基催化剂，其中氧化铜的负载量为2‑
20wt.
％，氧化铜的平均粒径为1‑
10nm
；纳米氧化铝的合成方法为：将硝酸铝和尿素溶解到水中，形成混合溶液，在沸水浴锅中，搅拌加热
12
‑
16h
，降至室温静置
10
‑
16h
，过滤
、
洗涤，在
80
‑
120℃
干燥，得到碳酸铝铵，将得到的碳酸铝铵，在干燥空气气氛下，以
400
‑
600℃
煅烧
12
‑
16h
，得到纳米氧化铝
。
[0009]硝酸铝和尿素的摩尔比为（
0.3
‑1）
:
（2‑8）
。
[0010]尿素和水的投料比为（
1.8
‑
7.2
）
g:
（
60
‑
180
）
mL。
[0011]步骤（1）中的铜盐为硝酸铜
、
乙酸铜
、
乙酰丙酮铜中的一种，优选为乙酰丙酮铜
。
[0012]步骤（1）研磨时间为
20
‑
40min。
[0013]步骤（2）中在真空系统中脱水脱气的方法为：将石英管与真空系统连接，在室温下抽气1‑
2h
，将石英管放入管式炉中，以2‑
5℃/min
从室温升温至
105
‑
120℃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高载量高分散
Cu
基催化剂的合成方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）将铜盐与纳米氧化铝混合，研磨粒径为1‑5μ
m
，得到混合物；（2）将混合物装入石英管，在真空系统中脱水脱气；（3）将装有混合物的石英管，继续在高真空下以
400
‑
600℃
加热分解，采用液氮骤冷；（4）在干燥空气气氛下以
400
‑
600℃
煅烧2‑
6h
，得到高载量高分散
Cu
基催化剂，其中氧化铜的负载量为2‑
20wt.%
，氧化铜的平均粒径为1‑
10nm
；纳米氧化铝的合成方法为：将硝酸铝和尿素溶解到水中，形成混合溶液，在沸水浴锅中，搅拌加热
12
‑
16h
，降至室温静置
10
‑
16h
，过滤
、
洗涤，在
80
‑
120℃
干燥，得到碳酸铝铵，将得到的碳酸铝铵，在干燥空气气氛下，以
400
‑
600℃
煅烧
12
‑
16h
，得到纳米氧化铝
。2.
根据权利要求1所述的高载量高分散
Cu
基催化剂的合成方法，其特征在于：硝酸铝和尿素的摩尔比为（
0.3
‑1）
:
（2‑8）
。3.
根据权利要求2所述的高载量高分散
Cu
基催化剂的合成方法，其特征在于：尿素和水的投料比为（
1.8
‑
7.2
）
g:
（
60
‑
180
）
mL。4.
根据权利要求1所述的高载量高分散
Cu
基催化剂的合成方法，其特征在于：步骤（1）中的铜盐为硝酸铜
、
乙酸铜
、
乙酰丙酮铜中的一种
。...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜在勇，赵星岭，台夕市，夏雨沛，张启航，
申请(专利权)人：潍坊学院，
类型：发明
国别省市：