[发明专利]一种Pd/改性铝土矿催化剂的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料催化技术领域，具体涉及一种Pd/改性铝土矿催化剂的制备方法及其在CO氧化催化反应中的应用。

 

背景技术

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，在封闭循环式CO₂激光器、CO气体探测器、室内空气净化以及密闭空间微量CO的消除等方面都显示出了广阔的应用前景。以Pt、Pd、Au等贵金属为活性组分的负载型催化剂在CO低温氧化方面表现出良好的活性和抗水性。目前钯催化剂的研究主要集中在提高催化剂的性能、降低成本方面主要采取以下几种手段：（1）添加稀土元素或者过渡金属元素等作为助剂：如锆、铈或钛等的氧化物；（2）寻找新的载体：如沸石分子筛、CeO₂等。

载体在提高催化剂活性方面起着重要作用。与一般催化剂载体相比，铝土矿作为天然存在的铝硅酸盐矿石，由于其储量丰富因此成本较低；而且经过水热改性后的铝土矿具有多孔性、比表面积大、机械强度高、稳定性好以及热传导性好等特点，因此可以作为催化剂载体使用。但是，用改性铝土矿作为载体制备Pd基一氧化碳氧化催化剂的研制并应用于一氧化碳氧化反应目前还未有相关专利和文献报道。

 

发明内容

本发明的目的是提供一种将天然铝矿石制成活性铝土矿作为载体并负载Pd作为CO氧化反应催化剂的制备方法及应用。催化剂制备过程简单，无废水外排，可以大量合成；应用于CO氧化反应，负载量低，催化活性较高，完全转化温度低；本方法大幅度降低生产成本，具有明显的应用价值。

本发明是以改性铝土矿为载体制备Pd基CO氧化催化剂，其制备方法的步骤为：

(1) 将天然铝土矿在130-170℃下水热48-72h后，80-110℃烘干4h，再经550℃焙烧2-4h，即得高比表面积的改性铝土矿载体；

(2) 将PdCl₂溶解在2 mol/L 的HCl溶液中配制成浓度为0.03g/ml的H₂PdCl₄溶液作为浸渍液；

(3) 室温下，采用三步等体积法将已改性的铝土矿载体浸渍于H₂PdCl₄溶液中，在红外灯下干燥0.5-2h，再450℃下焙烧2-6 h，制得Pd负载量分别为0.2%、1.5%和3.0%的Pd/改性铝土矿催化剂（以空白载体为基准）。

本发明的以改性铝土矿为载体的Pd基一氧化碳氧化催化剂应用于CO氧化催化反应中。

本发明的显著优点是：

（1）本发明是将天然铝矿石制成活性铝土矿作为载体再负载Pd作为一氧化碳氧化的催化剂，制备过程简单，无废水外排，可以大量制备和生产。

（2）本发明的Pd/改性铝土矿催化剂应用于CO氧化反应，负载量低，完全转化温度低，催化活性较高，大幅度降低生产成本，具有明显的应用价值。

（3）本发明的铝土矿载体为改性过的铝土矿，具有大的比表面积、本身所含有的成分有利于提高催化剂的活性。

 

附图说明

图1是Pd/改性铝土矿催化剂应用于CO氧化反应的活性评价装置图。

图2是不同Pd负载量的Pd/改性铝土矿催化剂的CO氧化催化活性图。

注：图1中1压力表；2稳压阀；3质量流量控制器；4开关阀；5气体混合器；6色谱工作站；7气体流量计；8反应炉；9微反应管；10气相色谱仪

图2中a线表示 0.2%Pd/改性铝土矿催化剂的CO氧化催化活性；b线表示3.0%Pd/改性铝土矿催化剂的CO氧化催化活性；c线表示1.5%Pd/改性铝土矿催化剂的CO氧化催化活性；d线表示1.5%Pd/Al₂O₃催化剂的CO氧化催化活性

具体实施方式