【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于能源化工技术/催化领域，涉及一种脱除富氢气体中co的cuo负载型laceox催化剂及其制备方法和应用，更具体的涉及一种cuo/la-ceo2催化剂及其制备方法和高选择性脱除富氢气体中co的应用。
技术介绍
1、燃料电池是一种利用h2和o2的发电装置，能够将储存在燃料中的氢能高效、环境友好地转化为电能，且不必经过热机过程，不受卡诺循环限制，能量转化效率高，是理想的能源利用方式，广泛应用于交通运输等领域。目前研制的质子交换膜燃料电池(pemfcs)一般是以甲醇为原料，通过甲醇水汽重整反应制取的h2中伴随少量co杂质，微量的co会优先吸附在pemfcs的阳极，毒害pt电极，降低燃料电池的使用寿命，影响工作效率。
2、现阶段已研发了诸多h2纯化策略，如co选择性氧化、co选择性甲烷化、高/低温水气变换、钯膜纯化和变压吸附(psa)等技术路线。其中，co选择性氧化是去除富氢气体中co最为经济、有效的方法，即通过向富氢气体中通入少量o2或空气以选择性催化氧化co的技术，把h2的损耗降到最低。借助co-prox技术纯化甲醇水蒸气重整制得的h2，以将co浓度降至pemfcs电极可承受范围内(<10ppm)。其中，高效催化剂的制备和研发是co-prox的技术核心，催化材料应兼备优异的co转化率和co2选择性。
3、然而，目前prox反应用催化剂还存在以下问题：1、当前的研究多集中于创新催化材料的结构设计和微观表征反应机理，为避免考虑分析h2的竞争氧化和优化反应选择性，目前现有研究通常以50vol.％h2
4、因此，通过简单的制备方法制备具有高催化活性和高选择性的催化剂，其用于高氢气占比的反应气中co的深度脱除，是人们所希望的。
5、本专利技术旨在解决上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术旨在克服现有技术的不足，针对prox反应中，氢气占比高时，氢气竞争氧化的问题，以及难以深度脱除co的问题，本专利技术以铈氧化物ceo2为基体，通过la掺杂进ceo2体相后促进了与cuo的相互作用，其界面位点产生额外吸附co的低配位cuξ+，增强对富氢气体中co的锚定作用，提升了反应的选择性。本专利技术尤其适用于富氢气体中co的深度脱除。
2、本专利技术采取点技术方案是：
3、本专利技术第一方面提供一种脱除富氢气体中co的cuo负载型laceox催化剂，所述cuo负载型laceox催化剂为cuo/la-ceo2催化剂，其包括载体和活性组分，所述载体为la掺杂的ceo2，所述活性组分为cuo，其中基于所述载体的总质量，cuo的负载量为10～30wt.％，la的掺杂量为5～20wt.％。
4、优选地，其中基于所述催化剂的总质量，cuo的负载量为10～30wt.％，基于所述载体的总质量，la的掺杂量为10wt.％。
5、本专利技术第二方面提供一种本专利技术第一方面所述的催化剂的制备方法，先采用水热法制备la-ceo2载体，然后再采用浸渍法在所述载体上负载cuo活性组分。
6、优选地，所述催化剂的制备方法包括以下步骤：
7、(1)将la源和ce源溶解去离子水中，制成la和ce的前驱体溶液，并将其滴加至碱溶液中，制成碱性悬浊液；
8、(2)搅拌步骤(1)所得的碱性悬浊液，随后转移至反应釜中进行水热反应；
9、(3)将步骤(2)所得的反应物经洗涤至洗出液ph＝7～10，所得沉淀经干燥和研磨后，焙烧，即得所述la-ceo2载体；
10、(4)将cu源溶解去离子水中，制成cu的前驱体溶液，然后将步骤(3)所得的la-ceo2载体研磨过筛后，分散在去离子水中，并与cu的前驱体溶液混合，初步干燥后，放置于烘箱中烘干，研磨，焙烧得到所述cuo/la-ceo2催化剂。
11、优选地，步骤(1)中，碱溶液为naoh溶液；
12、la源选自硝酸镧、氯化镧、乙酸镧和硫酸镧中的至少一种；ce源选自硝酸铈、草酸铈、氯化铈和硫酸铈中的至少一种；
13、naoh溶液的摩尔浓度为18～25mol/l；
14、naoh溶液的用量与前驱体盐溶液的体积比例为0.5～0.8，其中，前驱体溶液的配置浓度为：la源和ce源的总质量与去离子水的比例为(1.8～2.5)g:(25～50)ml；
15、优选地，步骤(2)中，搅拌时间为0.5～2h；水热反应温度90～110℃，水热反应时间20～26h。
16、优选地，步骤(3)中，用去离子水离心洗涤；
17、干燥温度为60～100℃，干燥时间为18～24h，焙烧温度为400～600℃，焙烧时间为1.5～3h。
18、优选地，步骤(4)中，采用水浴蒸发初步干燥；
19、cu源选自硝酸铜、硫酸铜、醋酸铜和草酸铜中的至少一种，水浴温度为60～80℃，干燥温度为60～100℃，干燥时间为18～24h，焙烧温度为300～500℃，焙烧时间为1.5～3h；
20、分散方式为超声分散，超声频率为60～120khz，超声分散时间为10～30min；
21、控制cu源的用量，使cuo与la-ceo2的质量占比为0.10～0.30，即基于所述载体的总质量，cuo的负载量为10～30wt.％。
22、本专利技术第三方面提供一种本专利技术第一方面所述催化剂的应用，将其作为催化剂用于富氢气体中co的脱除，其中富氢气体为氢气占比为20～70vol.％，更优选地为50～70vol.％。
23、优选地，经脱除后，富氢气体中co浓度低于10ppm，且产物中co2选择性高于50％。
24、相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：
25、1、本专利技术以铈氧化物ceo2为基体，通过掺杂la物种调节改性，诱导ceo2的表面性质变化并促进了与cuo的相互作用，其界面位点产生额外吸附co的低配位cuξ+，增强对富氢气体中co的锚定作用，提升了反应的选择性。
26、2、本专利技术的制备方法选用cuo为活性组分，合成的cuo/la-ceo2催化剂实现了100～110℃范围下，高选择性的0～70vol.％h2占比的co催化氧化，c本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种脱除富氢气体中CO的CuO负载型LaCeOx催化剂，其特征在于，所述CuO负载型LaCeOx催化剂为CuO/La-CeO2催化剂，其包括载体和活性组分，所述载体为La掺杂的CeO2，所述活性组分为CuO，其中基于所述载体的总质量，CuO的负载量为10～30wt.％，La的掺杂量为5～20wt.％。
2.根据权利要求1所述的CuO负载型LaCeOx催化剂，其特征在于，其中基于所述催化剂的总质量，CuO的负载量为10wt.％，基于所述载体的总质量，La的掺杂量为10wt.％。
3.一种权利要求1-2任一项所述的催化剂的制备方法，其特征在于，先采用水热法制备La-CeO2载体，然后再采用浸渍法在所述载体上负载CuO活性组分。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，碱溶液为NaOH溶液；
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，搅拌时间为0.5～2h；水热反应温度90～110℃，水热反应时间20～26h。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，采用水浴蒸发初步干燥；
9.一种权利要求1-2任一项所述催化剂的应用，其特征在于，将其作为催化剂用于富氢气体中CO的脱除，其中富氢气体为氢气占比为50～70vol.％。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，经脱除后，富氢气体中CO浓度低于10ppm，且产物中CO2选择性高于50％。
...【技术特征摘要】
1.一种脱除富氢气体中co的cuo负载型laceox催化剂，其特征在于，所述cuo负载型laceox催化剂为cuo/la-ceo2催化剂，其包括载体和活性组分，所述载体为la掺杂的ceo2，所述活性组分为cuo，其中基于所述载体的总质量，cuo的负载量为10～30wt.％，la的掺杂量为5～20wt.％。
2.根据权利要求1所述的cuo负载型laceox催化剂，其特征在于，其中基于所述催化剂的总质量，cuo的负载量为10wt.％，基于所述载体的总质量，la的掺杂量为10wt.％。
3.一种权利要求1-2任一项所述的催化剂的制备方法，其特征在于，先采用水热法制备la-ceo2载体，然后再采用浸渍法在所述载体上负载cuo活性组分。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：...
【专利技术属性】
技术研发人员：王力鹏，李淇，刘科，曹道帆，徐鹏宇，吴昌宁，刘建辉，杨光，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：
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