本发明专利技术涉及了一种用于CO低温氧化的高抗水性能催化剂及其制备方法。该催化剂以PdCl2和CuCl2为活性组分，以Al2O3、活性炭或分子筛为载体，助剂为有机胺，并采用表面改性剂对催化剂表面进行修饰改性。该催化剂可在低温下催化氧化CO，且在高相对湿度条件下具有高的活性和稳定性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及了一种用于CO低温氧化的高稳定性PdCl2-CuCl2催化剂及其制备方法。该催化剂可以在低温实现CO氧化，且当反应气氛中含有大量水汽时，此催化剂仍具较高的稳定性，可用于地下隧道以及密闭环境中CO的脱除。
技术介绍
CO是空气中的主要污染物之一。化石燃料的不完全燃烧、化学工业以及机动车的使用都造成了大量CO的排放。同时，CO对人体健康有着很大的危害。因此，在一些特殊的环境中，比如采矿、煤炭工业和军事上都需要配戴防止CO中毒的面具。并且，在内封闭式CO2激光器中、CO空气净化器、燃料电池中CO的消除、CO气体传感器以及探测器中也涉及到了CO的催化氧化。用于CO催化氧化的催化剂主要分为两类贵金属催化剂和非贵金属催化剂。非贵金属催化剂主要有Hopcalite催化剂和Co3O4催化剂。Hopcalite催化剂已经商品化,价格低廉、工艺成熟，但是其使用温度仍较高，且抗水性差。Co3O4催化剂有着很高的低温CO催化氧化性能，在-77°C下就能使1. Ovol. % CO达到100%转化，催化剂在反应气氛3_10ppm水时可稳定存在。(Xiao wei Xieet al. Nature，2009，458 :746-749)。贵金属催化剂主要有Au催化剂和Pd、Pt催化剂。Au催化剂对CO氧化具有很高的活性，Haruta 等人(M. Haruta et al. J. Catal.，1989,115 :301-309)采用沉积-沉淀法制备的金属氧化物负载金催化剂，在室温乃至零度以下对CO氧化都有着较高的活性。中国专利技术专利CN00122829公开的负载金催化剂在室温具有良好的催化活性，但是反应300分钟后在尾气中可以检测到微量CO的存在。Au催化剂在存储中微量水分和光照条件都会导致其失活，这严重阻碍了其工业化的应用。Pd、Pt负载型催化剂通常采用传统的浸溃法制备，制备工艺简单，在常温下对CO消除有着较高的活性。通过添加少量过渡金属元素或稀土元素等手段还可以进一步提高催化剂的活性。Thormahlen等人(ThormShlen P et al. Journal of Catalysis,1999，188 =300-310)在Pt/Al203中掺加一定量的CoOx助剂，发现在_70°C低温时，预氧化的 Pt/Co0x/Al203 就具有很高的 CO 氧化性能。沈等(Yuexin Shen. Chem. Commun. ,2010,46 8433-8435)采用NH3络合浸溃法制备的Pd-Cu-Clx/Al203系列催化剂即负载Wacker催化齐U，在_30°C时能使400ppm的CO达到100%的转化。对于负载Wacker催化剂催化CO氧化而言，水的存在起到双重的作用；一方面水可以作为催化剂促进CO氧化的发生，另外一方面过量水的存在会导致催化剂失活。当反应气氛在相对湿度100%条件下时，这种影响更为显著。因此提高催化剂在高相对湿度下的稳定性是目前研究的热点。
技术实现思路
本专利技术的目的是制备一种可以在低温和高相对湿度下(如100% )下可高效催化氧化CO的催化剂，并且具有高的操作稳定性。与已有技术相比，本专利技术的特点是(I)可以在较低的温度范围内(_20°C -50°C )下实现微量C0(l-5000ppm)的有效消除；(2)良好的抗水性能，在高相对湿度下对CO催化氧化仍具有良好的活性和稳定性；(3)采用浸溃法制备催化剂，制备方法简单，重复性好，便于工业化生产。本专利技术的催化剂制备的技术路线是本专利技术所专利技术的催化剂是以PdCl2和CuCl2为活性组分，Al2O3、活性炭或分子筛为载体。活性组分PdCl2在催化剂中的重量含量为O. 01 10% ,CuCl2的重量含量为O. 01 30%，助剂的用量为O. 01% 10%，表面改性剂的用量为O. 01% 10%。助剂为N，N-二甲基甲酰胺、乙醇胺、二乙醇胺中的一种或一种以上。表面改性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、四丁基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇中的一种或一种以上。本专利技术所采用的催化剂制备路线为采用浸溃方法制备负载型的PdCl2-CuCl2催化剂。将所配所需要的CuCl2和助剂的混合溶液浸溃于载体上后经干燥、焙烧，然后浸溃活性组分PdCl2的盐酸-醇溶液，再经干燥，焙烧，最后浸溃表面改性剂溶液。为简化催化剂的制备工艺，也可以将多步浸溃、干燥和焙烧的工艺改为共同浸溃、干燥和焙烧，得到所需要的催化剂。具体实施例方式下面的实施例将进一步对本专利技术给予说明，但绝不是限制本专利技术的范围。实施例1将0.087g CuCl2 · 2H20溶于去离子水溶液中，加入Al2O3载体后干燥，500°C焙烧4h，得至IJ CuCl2Al2O3固体。称取O. 028g PdCl2溶于5mll. 2M盐酸溶液，浸溃于CuCl2Al2O3固体，干燥，500°C焙烧4h得到所需要的催化剂PdCl2_CuCl2/Al203。催化剂评价方法C0低温氧化反应在U型石英反应管(内径5_)中进行，原料气% O. 2% C0/20% 02/80% N2，且含有 3.1 % 的水汽，空速为 16500ml/g · h。将催化剂(20-40目)置于U型石英反应管中，用石英棉塞住催化剂两头以固定催化剂，然后将U型反应管放置在真空保温杯中。原料气先经过一个水汽饱和器，然后再流入反应管中。催化剂床层温度通过调节真空保温杯中液体的温度来控制，原料气中水蒸气的浓度通过控制水汽饱和器的温度来调节。使用福立GC-9790型气相色谱仪，在线分析反应尾气中CO含量。CO最低可检测体积浓度为lppm。采用碳分子筛填充柱，Ni催化转化炉，FID检测器。根据CO峰面积与CO浓度成线性关系，因此，CO的转化率⑴采用如下公式计算X(% ) = (1-H/H。)XlOO其中H和Htl分别为反应器出口和进口处的CO色谱峰面积。稳定性测试表明，使用本方法制备的催化剂在25°C,相对湿度100%的反应气氛下，使用IOOh后活性不变。实施例2将实施例1中的CuCl2 ·2Η20溶于去离子水溶液换成溶于N，N- 二甲基甲酰胺-去离子水溶液，其余制备方法以及催化剂评价方法同实施例1。催化剂在25°C，相对湿度100%的反应气氛下，使用200h后活性保持不变。实施例3将取O.1g十二烷基苯磺酸钠溶于水后浸溃于实施例1中得到的PdCl2-CuCl2/Al2O3固体上，干燥后得到所需要的催化剂。催化剂评价方法同实施例1。催化剂在25°C，相对湿度100%的反应气氛下，使用300h后活性保持不变。实施例4将实施例2中的CuCl2 ·2Η20溶于N，N- 二甲基甲酰胺_去离子水溶液换成N，N- 二甲基甲酰胺-乙醇溶液，其余制备方法以及催化剂评价方法同实施例1。催化剂在25°C，相对湿度100%的反应气氛下，使用550h后活性保持不变。实施例5将0.087g CuCl2 · 2H20溶于N，N-二甲基甲酰胺-去离子水溶液中，加入Al2O3载体后干燥，500°C焙烧4h，得到CuCl2Al2O3固体。称取O. 028g PdCl2和O.1g十二烷基苯磺酸钠溶于5mll. 2M盐酸溶液，浸溃于CuCl2Al2O3固体，干燥，500°C焙烧本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于CO低温氧化的高稳定性负载PdCl2?CuCl2催化剂，该催化剂在空气中相对湿度小于等于100％的条件下使用，具有高的活性和稳定性，其特征在于：活性组分为PdCl2和CuCl2；载体为Al2O3、活性炭或分子筛中的一种；助剂为N，N?二甲基甲酰胺、乙醇胺、二乙醇胺中的一种或一种以上。表面改性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、四丁基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇中的一种或一种以上。
【技术特征摘要】
1.一种用于CO低温氧化的高稳定性负载PdCl2-CuCl2催化剂，该催化剂在空气中相对湿度小于等于100%的条件下使用，具有高的活性和稳定性，其特征在于 活性组分为Pdci2和CuCl2 ； 载体为Al2O3、活性炭或分子筛中的一种； 助剂为N，N-二甲基甲酰胺、乙醇胺、二乙醇胺中的一种或一种以上。表面改性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、四丁基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇中的一种或一种以上。2.根据权利1所述一种用于CO低温氧化的高稳定性负载PdCl2-CuCl2催化剂，其特征在于活性组分PdCl2在催化剂中的重量含量为O. 01 10%，CuCl2的重量含量为O. 01 30%，助剂的用量为0. 01% 10%，表面改性剂的用量为O. 01% 10%。3.根据权利I所述一种用于CO低温氧化的高稳定性负载PdCl2-CuCl2催化剂，其特征在于催化剂采用浸溃法制备，具体的制备过程包括 (1)按照比例配制CuCl2和助剂的混合溶液，PdCl2的盐酸溶液，表面改性剂的溶液； (2)活性组分CuCl2的担载采用浸溃法，以CuCl2和助剂的混合溶液为浸溃液，以Al2O3、活性炭或分子筛中的一种为载体，浸溃完成后，经干燥、焙烧得到样品备用； (3)活性组分PdCl2的担载以担载活性组分CuCl2的样品为前躯体，担载活性组分PdCl2，采用浸溃法制备，以PdCl2的盐酸溶液为浸溃液，浸溃完成后，经干燥，焙烧得到样品备用; (4)催化剂表面改性利用表面改性剂的溶液对担载活性...
【专利技术属性】
技术研发人员：王丽，郭耘，封雅芬，卢冠忠，郭杨龙，张志刚，王艳芹，詹望成，王筠松，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：
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