【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一氧化碳氧化催化剂，具体涉及一种一氧化碳氧化催化剂及其制备方法与应用。
技术介绍
1、质子交换膜燃料电池（pemfcs）作为车辆和轨道交通等领域的下一代高潜力电源，其核心发展方向在优化燃料电池的催化剂系统。pemfcs中的氢气主要来自甲醇或石油，因此常含有一氧化碳（co）等杂质。这些杂质会毒化负极催化剂，影响电池寿命。因此，高效去除杂质，尤其是co，对pemfcs的性能至关重要。
2、目前，去除一氧化碳的方法主要采用一氧化碳氧化催化剂将一氧化碳转化为二氧化碳。一氧化碳氧化催化剂通常将金属负载在沸石、分子筛、氧化硅、氧化铈（ceo2）、氧化钛等氧化物上，以提高其分散性；在这些氧化物中，氧化铈因其可在还原态和氧化态（ce3+↔ce4+）间可逆地吸收和释放氧[j.l. vincent et al, nat. commun., 2021, 12, 5789]，具有高储氧能力（osc），在一氧化碳氧化催化中起着关键作用[p. li et al, catal. today,2019, 327, 99-115.]。然而，co氧化生成的co2易在催化剂表面形成碳酸盐并被强烈吸附，降低氧气供应量。研究表明，与纯氧化铈相比，掺镓的氧化铈能有效抑制表面碳酸盐的形成，并改善氧化还原特性和氧迁移率[j. vecchietti et al, j. phys. chem. c, 2013,117, 8822-8831]。现有常用的掺镓氧化铈催化剂的制备方法为浸渍法和沉淀法。其中浸渍法是将硝酸镓（ga(no3)3）水合物溶于水，与一定
3、综上所述，现有技术制备一氧化碳氧化催化剂的方法具有制备过程冗杂、有废液排放、高温烧结和制备成本高的缺点。这些因素大大地限制了一氧化碳氧化催化剂的发展及应用。因此，开发一种低耗、简捷的制备一氧化碳氧化催化剂的方法具有重要的环境和经济意义。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供一种一氧化碳氧化催化剂及其制备方法与应用。
2、本专利技术通过以下技术方案实现：
3、本专利技术第一方面提供了一种一氧化碳氧化催化剂的制备方法，包括以下步骤：将液态金属镓与氧化铈在30~100 ℃物理混合15~360 min，得到所述一氧化碳氧化催化剂；所述液态金属镓与氧化铈的质量比为(0.012~0.04):1。
4、本专利技术中液态金属镓（liquid metal，lm）在强剪切力加工作用下与一系列含有孤对电子的氧化铈相互作用，液态金属镓中的空轨道与氧化铈中的孤对电子在机械化学作用下形成配位键，同时，由于液态金属镓独特的低熔点、宽液态温度范围、高表面张力和低毒性等金属性质，液态金属镓还会形成致密的ga2o3氧化膜。根据以上液态金属镓的特性，专利技术人发现通过将液态金属镓与氧化铈直接物理混合的方式，能够一步制备得到一氧化碳氧化催化剂（ga2o3/ceo2催化剂），并可以控制物理混合的温度和时间制备得到优于现有催化剂催化效果的一氧化碳氧化催化剂。现有催化剂的制备方法中，高分散的金属在高温反应条件下容易烧结，导致金属团聚，从而降低催化活性。为了防止或尽量减少金属的团聚，本专利技术利用物理混合的方法直接制备得到一氧化碳氧化催化剂，制备方法简单，能耗低，无需高温烧结，无需溶剂，无废液排放，制备得到良好分散度的环境友好型一氧化碳氧化催化剂，可用于一氧化碳氧化催化剂的工业生产中。
5、液态金属镓与氧化铈的质量比影响在氧化铈表面负载氧化镓的量，负载量过多时，会在氧化铈表面叠加包覆厚度，对催化剂产生负面影响，优选将液态金属镓与氧化铈的质量比控制在(0.012~0.15):1。
6、优选地，所述物理混合的时间为45~120 min，更优选为45~60 min。
7、物理混合时间会影响氧化镓和氧化铈的分布程度。
8、优选地，所述物理混合的温度为30~50 ℃。
9、进一步地，所述物理混合的方式选自研磨、球磨、搅拌、摇床和振荡中的一种或几种。
10、液态金属镓具有较高的表面张力，通过物理混合的方式能够降低液态金属镓的高表面张力，不同的物理混合方式提供不同的机械剪切力，而球磨的方式比其他的机械力更加稳定，并且球磨珠的存在可以让液态金属镓和粉末状氧化铈混合得更加均匀，因此，物理混合的方式优选为球磨。
11、进一步地，所述一氧化碳氧化催化剂还包括成型和筛分的步骤。
12、进一步地，所述成型的方法为压片法、挤条法或成球法。
13、进一步地，所述筛分的方式为气流筛分、离心式筛分或震动筛分。
14、进一步地，所述一氧化碳氧化催化剂的尺寸为1~3000目，优选为40~60目。
15、进一步地，所述物理混合在金属盐的存在下进行，然后经热处理得到所述一氧化碳氧化催化剂；其中，所述金属盐选自银、锌、铝、锡、铁、铜和铟的硝酸盐、碳酸盐和氯化盐中的一种或几种。
16、制备过程中引入金属盐后，和单独的氧化铈相比，引入镓之后的氧化铈载体表面的氧空位（ov）更容易形成，来自金属盐的金属离子锚定的稳定性增强，金属盐以金属离子形式存在于制备得到的一氧化碳氧化催化剂中。
17、进一步地，所述金属盐优选为硝酸银。
18、进一步地，所述金属盐中金属离子与氧化铈的质量比为(0.005~0.04):1，优选为(0.005~0.03):1。
19、进一步地，所述液态金属镓与所述金属盐中金属离子的质量和与氧化铈的质量比优选为0.035:1。
20、进一步地，所述热处理的温度为30~500 ℃，优选为350~500 ℃。
21、热处理可以消除金属盐中的阴离子。
22、本专利技术第二方面提供了第一方面所述的方法制备得到的一氧化碳氧化催化剂。
23、本专利技术第三方面提供了第二方面所述的一氧化碳氧化催化剂在催化氧化一氧化碳中的应用。
24、本专利技术催化氧化一氧化碳制备二氧化碳在常压固定床反应器中进行，其中反应气体co占总气体体积的1%，反应气体o2占总气体体积的0.5%，稀释气体氮气占总气体体积的98.5%。
25、进一步地，所述一氧化碳氧化催化剂催化氧化一氧化碳的反应温度为160~300℃。
26、本专利技术不含有金属盐制备得到的一氧化碳氧化催化剂催化氧化一氧化碳的温度优选为3本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种一氧化碳氧化催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将液态金属镓与氧化铈在30~100 ℃下物理混合15~360 min，得到所述一氧化碳氧化催化剂；所述液态金属镓与氧化铈的质量比为(0.012~0.04):1。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述一氧化碳氧化催化剂还包括成型和筛分的步骤。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述成型的方法为压片法、挤条法或成球法；所述筛分的方式为气流筛分、离心式筛分或震动筛分。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述物理混合的方式选自研磨、球磨、搅拌、摇床和振荡中的一种或几种。
5.根据权利要求1~4任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述物理混合在金属盐的存在下进行，然后经热处理得到所述一氧化碳氧化催化剂；
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述金属盐中金属离子与氧化铈的质量比为(0.005~0.04):1。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述热处理的温度为30~500 ℃。
8.权
9.权利要求8所述的一氧化碳氧化催化剂在催化氧化一氧化碳中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述一氧化碳氧化催化剂催化氧化一氧化碳的反应温度为160~300 ℃。
...【技术特征摘要】
1.一种一氧化碳氧化催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将液态金属镓与氧化铈在30~100 ℃下物理混合15~360 min，得到所述一氧化碳氧化催化剂；所述液态金属镓与氧化铈的质量比为(0.012~0.04):1。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述一氧化碳氧化催化剂还包括成型和筛分的步骤。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述成型的方法为压片法、挤条法或成球法；所述筛分的方式为气流筛分、离心式筛分或震动筛分。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述物理混合的方式选自研磨、球磨、搅拌、摇床和振荡中的一种或几种。
5.根据权利要...
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