本发明专利技术公开了一种可用于ＣＯ氧化的ＺｒＯ２负载铜催化剂的制备及应用方法。是以ＺｒＯＣｌ２为主要原料，采用溶胶－凝胶超临界干燥法及高温焙烧制备纳米ＺｒＯ２载体，后在与铜盐的饱和碳酸钠溶液一起搅拌，过滤，洗涤，烘干，高温焙烧，形成氧化锆负载铜催化剂，并将催化剂应用到ＣＯ的氧化反应中，具有较低的初始活化温度和较高的反应活性。本发明专利技术的催化剂制备条件温和，原料易得，生产成本低，催化反应活性好，具有良好的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于应用化工领域，具体是涉及纳米&02负载铜催化剂及其制备方法及用于CO氧化反应。
技术介绍
CO低温催化氧化是最直接，简单，廉价而有效的消除CO的方法和手段，在实际生 活中应用广泛而受到人们的重视，比如CO气体探测器，防毒面具，汽车尾气净化，燃料电池 以及封闭体系(汽车，潜艇和宇宙飞船等)中微量CO消除等。ZrO2是唯一同时拥有酸性和碱性及氧化性和还原性的金属氧化物，而且还是P-型 半导体，易于产生氧空穴，它作为催化剂载体，可与活性组分产生相互作用。目前对于CO低温氧化催化反应，研究开发了各种各样的催化剂，但是目前使用的 还仅限于贵金属的催化剂，然而贵金属资源稀缺，价格昂贵，因此急需开发一种可以与之媲 美的非贵金属催化剂。王恩过等人(CuOArO2催化剂的催化性能研究，煤炭转化，Vol. 2No. 2Apr. 2001) 利用高温老化方法制备了不同比表面积的氧化锆粉体，研究了载体的性能以及CuO负载量 对催化CO氧化活性的影响取得了较好的效果，但该催化剂具有较高的起始活性温度(在 100°C 左右)。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的是公开一种&02负载铜催化剂及其制备方法 及用于CO催化氧化反应，以克服现在的价格昂贵的贵金属催化成本高等技术，满足市场需要。本专利技术的技术方案为一种&02负载铜催化剂的制备方法，包括以下步骤(1)用溶胶-凝胶超临界方法制备&02后焙烧得载体；(2)将铜盐的饱和碳酸钠溶液加入到步骤(1)的载体中，搅拌4-10小时(优选4-6 小时)，过滤，洗涤，烘干，得固体；(3)将步骤(2)烘干后的固体，在250-650°C下焙烧2_6h(优选4_6h)，得&02负 载铜催化剂。前述的制备方法，优选的方案在于，步骤(2)中载体与铜盐的摩尔比为10 x(0 < χ < 10)。前述的制备方法，优选的方案在于，步骤(1)先用溶胶-凝胶超临界干燥方法制备 出&02后，然后对其在200-700°C焙烧得载体。更优选的，所述焙烧温度为300-650°C。前述的制备方法，优选的方案在于，步骤(2)中搅拌温度为10-70°C，更优选温度 为 30-60"C。前述的制备方法，优选的方案在于，所说的铜盐选自硝酸铜、醋酸铜、硫酸铜中的 一种或其组合。本专利技术还提供了前述的制备方法制备的催化剂，其&02与铜的摩尔比为10 x(0 < X < 10，优选3 < X < 7)。该催化剂即可用于CO催化氧化反应，用于CO氧化时，先通过 程序升温方法进行还原，所述升温速率为1-10°C /min (优选3_8°C /min)，最终还原温度为 200-6000C (优选300-500°C )，还原气氛中的氢气体积含量为1_10%，其余为氮气。进行 CO催化氧化时，CO O2 N2 = 0. 2 2 97.8(体积比)。通过红外在线监测CO的转化 率。反应后的催化剂可回收循环利用。 本专利技术利用铜盐、溶胶_凝胶超临界干燥法及高温焙烧后制备的&02载体为主要 原料，通过搅拌，过滤，烘干，高温焙烧，形成负载型铜催化剂，制备条件和过程较简单，所需 原料易得，降低了催化剂的制备成本。负载铜作为金属催化活性组分，使CO催化氧化中有 很高的转化率，催化剂重复利用率高；本专利技术有良好的工业应用前景。本专利技术通过溶胶_凝胶超临界干燥法制备的&02负载铜催化剂对CO催化具有较 低的起始活性温度，为68 °C，实现了低温催化。具体实施例方式下面结合实施例详细描述本专利技术的技术方案，但保护范围不被此限制。各种原料 均可从市场购得，原料易得，方法简单环保。实施例1取2. 6g氧氯化锆(ZrOCl2)，28g尿素，4ml聚乙二醇400分别加入到400ml去离子 水中，搅拌lh，在水浴80°C陈化2-5h，得水凝胶，常温继续陈化24h，过滤，先用水洗涤至无 Cl—，后用醇洗，并用其浸泡24h，过滤，超临界干燥，在650°C焙烧4h。在用去离子水配制的饱和碳酸钠溶液中，加入0. 6274g的Cu (NO3) 3，然后加入制得 的0. 4002g ZrO2载体，室温下搅拌6h后过滤，洗涤，120°C干燥4h，在450°C焙烧，得&02负 载铜催化剂样品。实施例2方法步骤同实施例1，但不同的是，先用溶胶-凝胶超临界干燥方法制备出&02 后，然后对其在30(TC焙烧得载体。实施例3方法步骤同实施例1，但不同的是，所说的Cu(NO3)3由硫酸铜替代。实验例1在催化装置的U形管中装入混合均勻的0. 2g催化剂样品(实施例1所得)和0. 5g 60-80目SiO2,在50ml/min的5% H2/N2混合气进行程序升温还原，升温速率为3°C /min,最 终还原温度为50(TC，保温2h。在N2保护下，自然冷却到室温，用于下一步CO催化氧化。催 化剂程序升温还原处理后，在CO O2 N2 = 0. 2 2 97. 8(体积比)条件下，程序升温 进行CO催化氧化，升温速率为2V /min,红外在线监测CO转化率，结果表明催化剂在68°C 低温时对CO开始具有催化活性，116°C时CO转化率为5%，248°C时转化率为85%。权利要求一种ZrO2负载铜催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤(1)用溶胶-凝胶超临界方法制备ZrO2后焙烧得载体；(2)将铜盐的饱和碳酸钠溶液加入到步骤(1)的载体中，搅拌4-10小时，过滤，烘干，得固体；(3)将步骤(2)烘干后的固体，在250-650℃下焙烧2-6h，得ZrO2负载铜催化剂。2.权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中载体与铜盐的摩尔比为 10 x，0 < x < 10。3.权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)先用溶胶凝胶超临界干燥方法制 备出&02后，然后对其在200-70(TC焙烧得载体。4.权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述焙烧温度为300-650°C。5.权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中搅拌温度为10-70°C。6.权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所说的铜盐选自硝酸铜、醋酸铜、硫酸铜 中的一种或其组合。7.权利要求1-6任一项所述的制备方法制备的催化剂，其特征是，&02与铜的摩尔比 为 10 x，0 < x < 10。8.权利要求7所述的催化剂，其特征是，&02与铜的摩尔比为10 x，3<x<7。9.权利要求7所述的催化剂在CO氧化反应中的应用，其特征在于，先通过程序升温方 法对催化剂进行还原处理，然后进行CO催化氧化。10.权利要求9所述的应用，其特征在于，通过程序升温方法对催化剂进行还原处理 时，升温速率为1-10°C /mi n，最终还原温度为200-600°C，还原气氛中的氢气体积含量为 1-10%，其余为氮气；进行CO催化氧化时，CO 02 N2 = 0. 2 2 97.8(体积比)。全文摘要本专利技术公开了一种可用于CO氧化的ZrO2负载铜催化剂的制备及应用方法。是以ZrOCl2为主要原料，采用溶胶-凝胶超临界干本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种ＺｒＯ↓［２］负载铜催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（１）用溶胶－凝胶超临界方法制备ＺｒＯ↓［２］后焙烧得载体；（２）将铜盐的饱和碳酸钠溶液加入到步骤（１）的载体中，搅拌４－１０小时，过滤，烘干，得固体；（３）将步骤（２）烘干后的固体，在２５０－６５０℃下焙烧２－６ｈ，得ＺｒＯ↓［２］负载铜催化剂。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈志，孙国新，陈中合，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：88[中国|济南]
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