[发明专利]一种以氧化铈为载体的负载型纳米金催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种负载型纳米金催化剂及其制备方法。

背景技术

当金以纳米级分散在载体上时，表现出体相金所没有的催化活性，因此负载型纳米金催化剂在近几十年来引起了广泛兴趣，并应用于许多的催化反应的研究，但是研究的重点还是表现在其常温催化氧化CO的性能上。

对于负载型金催化剂，金粒大小、载体的选择、催化剂制备方法、热处理条件等都会影响最终的催化活性。

金粒越小，催化活性越好，当金的负载量过高时，由于金粒之间的距离变小，增加了金粒聚集的机会，促使金粒变大，造成活性下降，而且高负载量的金在制备过程中的实际负载率并不高，造成金的浪费。王东辉等(中国专利申请公开号CN200610168124.6)利用修饰剂对已经制备好的金催化剂继续修饰，达到分隔疏散金属活性组分的目的，在纳米金催化剂的开发上，中国专利CN100998940A，CN1736608，CN00122829和CN645427A等对所说的金催化剂的改进都做出了贡献。

在载体的选择和催化剂的制备方面，Francesco Arena等(Francesco Arena.et al.，Appl.Catal.B.2006，66，81-89)研究了几种催化剂制备方法对Au/CeO₂活性的影响，发现用沉积-沉淀法所制备的催化剂活性对CO低温氧化反应效果最好。Liu等(Liu etal.，J.catal.1995，153：304)研究了用La修饰过的5wt％Au/CeO₂催化剂，在室温下将CO完全转化。Pillai等(Pillai U.R.et al.，Appl Catal A，2006，299(1)：266)用沉积-沉淀法制备的CeO₂负载1wt％Au催化剂，在30℃时可使95％的CO转化。目前，大部分的金负载型催化剂都是在金的负载量为1-10％的情况下才表现出很好的催化活性。

发明内容

针对现有技术中存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种添加修饰剂的低金含量的负载型纳米金催化剂的制备方法，在金的负载量为0.1％时，就可以实现1％CO的常温快速完全氧化，充分降低能耗且不排放污染气体，环境友好。

为实现上述目的，本发明技术方案为：

一种以氧化铈为载体的负载型纳米金催化剂，该金催化剂含有促进剂，所述的促进剂是由硝酸钴转化而来的氧化钴；该催化剂的活性组分金由氯金酸转化而来，所说的金的质量百分含量是0.01～3％，所说的促进剂的质量百分含量是0.01～50％，余量是载体；所说的活性组分金的颗粒度在2-4纳米。

一种以氧化铈为载体的负载型纳米金催化剂的制备方法如下：

(1)将计量的硝酸铈以3～8℃/min的升温速率升温至500～1000℃，并在500～1000℃焙烧2～6h，得到淡黄色CeO₂粉末，将计量的硝酸钴和计量的有机络合剂按比例溶解在计量的蒸馏水中，配制成高浓度的混合溶液，然后将其与计量的氧化铈粉末混合形成浆状液，搅拌均匀后浸渍2～24h，所得浆状物经60～150℃干燥、200～800℃焙烧后获得混合氧化物载体。所说的有机络合剂可以选自柠檬酸，酒石酸，葡萄糖中的一种。

(2)将步骤(1)所制的混合氧化物载体与不同含量的氯金酸溶液在50～150℃的温度和pH值8～11的条件下，接触反应1～3h；

(3)过滤、用去离子水洗涤至无可检验出的氯离子；

(4)40～150℃干燥5～24小时后制得催化剂。

上述技术方案的有益之处在于：

本发明所述催化剂在常压固定床反应器上进行CO催化氧化反应性能评价，原料气组成为：CO：1％，O₂：1％，N₂：98％，气体体积空速为18000h^-1。反应温度为常温，CO的转化率由气相色谱分析求出。

本发明具有活性组分金含量低，活性高，常温催化氧化CO的能力强，反应速度快的优点，在金的负载量为0.1wt％的情况下，就可以实现常温下的CO快速完全转化，而且制备简单，采取无焙烧技术，不排放污染气体，环境友好。催化剂成本低。

附图说明

图1为Au/CeO₂-Co₂O₃在不同放大倍数下的高倍电镜图。

具体实施方式

现结合附图和二十个实施例说明本发明。