[发明专利]一种一氧化碳氧化催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一氧化碳氧化催化剂，具体是一种天然凹凸棒石粘土负载钯铜的一氧化碳氧化催化剂及其制备方法，该催化剂适于常温常湿条件下使用。

背景技术

CO常温催化氧化过程涉及消除环境污染、空气净化、CO₂激光器中气体纯化、CO传感器、防毒面具以及密闭系统内CO的消除等方面。但是在常温，尤其是有水蒸气存在的条件下，许多催化剂均存在活性低、抗水性能差等缺点，使其使用受到限制。因此，常温常湿条件下具有高活性和高稳定性的CO氧化催化剂成为研究的热点。

CO催化氧化催化剂主要有两种类型：负载型贵金属催化剂和非贵金属催化剂。负载型贵金属(Pt，Pd等)催化剂广泛用于CO催化氧化。USP 4490482公开的Pt/SnO₂催化剂用于CO₂激光器中催化CO室温氧化具有较好的效果，但贵金属含量高达2.0％，成本较高。ZL 99115512.2公开的Pd/硅藻土催化剂用于CO常温氧化，在CO含量(0.313％)较低时可完全转化，但贵金属Pd的含量为1～5％。负载型金催化剂具有较高的低温CO催化氧化活性和抗水蒸气中毒能力。如中国发明专利CN 00122829公开的负载型金催化剂在环境温度(-10～40℃)和环境湿度(相对湿度60～100％)下具有良好的催化活性。但金催化剂存在制备过程繁琐，金负载量高，且损失量大等缺陷。

非贵金属催化剂由于价格低廉，活性较高。如ZL 200510012832.6公开的Co₃O₄催化剂具有较高的催化活性和稳定性，且制备方法简单，在常温下CO转化率可达100％，但是在有水蒸气条件下会迅速失活。与Co₃O₄催化剂相比，CeO₂-Co₃O₄催化剂虽具有良好的抗水性能，但要求反应温度不低于110℃(Hou-XiaoDong，Wang-YongZhao，Zhao-YongXiang，Catal.Lett.，2008，123：321-326)。用于CO低温氧化的霍加拉特催化剂，是一种以CuO-MnO_x为主要成分的复合氧化物，该催化剂在储存和使用时也存在极易吸收水分，导致催化剂失活等问题，限制了其在许多领域中的使用。

凹凸棒石粘土又名坡缕石或坡缕缟石(Attapulgite)，是指以凹凸棒石为主要成分的一种粘土矿物，是一种晶质水合镁铝硅酸盐矿物。凹凸棒石粘土具有独特的分散、耐高温、抗盐等良好的胶体性质和较高的吸附脱色能力，具有广泛的应用领域，如化工、轻工、建材、地质勘探、硅酸盐工业、原子能工业、环保及制药等，素有“千土之王”、“万用之土”等美誉。近几年，凹凸棒石粘土在催化中的应用得到越来越多的关注，如CN101288847A公开的凹凸棒石粘土(Attapulgite)负载氧化铜催化剂具有优异催化性能，应用于一氧化碳氧化，但要求CO完全转化的温度不低于120℃。

发明内容

本发明的目的在于提供一种一氧化碳氧化催化剂及其制备方法，该催化剂适于常温常湿条件下使用。

本发明提供的一种一氧化碳氧化催化剂，载体为凹凸棒石粘土(Attapulgite)，活性组分为Cu和Pd，Cu的负载量为8～12wt％，Pd的负载量为0.2～1wt％。

一氧化碳氧化催化剂制备方法，具体包括以下步骤：将Cu(NO₃)₂·3H₂O、CuCl₂·2H₂O和Pd离子浓度9-10mg/mL的PdCl₂按摩尔比2～4∶1～2∶1.5～3配成溶液；将该溶液等量或过量浸渍于凹凸棒石粘土载体上，70～90℃干燥2～4h，100～150℃干燥2～4h，压片，取粒径为40-60目之间的颗粒，即制得一氧化碳氧化催化剂。

本发明以凹凸棒石粘土为载体负载钯铜制备的催化剂，具有较高的催化活性和抗水性能，在常温25℃，空速2500～10000h^-1，CO含量2000～10000ppm，原料气经水蒸气饱和的反应条件下，可将CO有效地转化为CO₂。由于载体凹凸棒石粘土廉价易得，催化剂制备方法及过程简单，且贵金属含量低，该催化剂具有显著的工业应用价值。