[发明专利]一种整体式常温低浓度一氧化碳催化剂及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种整体式常温低浓度CO催化剂及其制备方法，具体是一种氧化铋改性的Pu-Cu整体式常温低浓度CO催化剂及其制备方法。

背景技术

来自工业生产和汽车尾气的CO是空气中一种含量较多的环境污染物，它可以和人体的血红蛋白结合，削弱血红蛋白的输氧能力，从而损害人的中枢神经系统，导致人中毒甚至死亡。对于环境中存在的大量低浓度的一氧化碳，不能用物理吸附的方式消除，把CO常温催化氧化成污染较低的CO₂是最直接、简单、廉价而有效的消除空气中CO的方法和手段。

处理空气中的污染物需要较大的空速，如使用粉末或颗粒状的催化剂，很快会造成催化剂床层的堵塞，污染空气很难通过催化剂床层，使得催化反应不能连续进行。整体式催化剂（monolithic catalysts）具有开孔率较大的平行孔道，有助于大风速的空气通过，同时CO与催化剂接触较均匀，催化剂利用率高，因此工业上一般采用整体式催化剂用于气体的催化反应。

整体式催化剂的基本构造是由载体、涂层和活性组分三部分组成的。常用的载体为堇青石蜂窝陶瓷，载体起到了支撑体的作用。为了增大载体的比表面积、减少活性组分用量和使活性组分更加均匀地分布在载体上，需要在载体表面涂覆上一层涂层，通常为高比表面积的γ-Al₂O₃或其他氧化物。目前常用的CO常温催化氧化的活性组分为贵金属（Au、Pd、Pt）或非贵金属催化剂（Hopcalite催化剂和Co₃O₄）。

CN101612581B报道了一种用于富氢气体环境中CO净化的整体式催化剂，活性组分为Pt，助催化剂为Ni，载体为涂覆α-Al₂O₃的介孔-大孔载体。采用过体积浸渍法浸渍活性组分为Pt和助催化剂为Ni到载体上。该整体式催化剂能将氢气中的一氧化碳降低到10ppm以下。

CN102114428B报道了一种用于常温氧化CO、甲醛的整体式催化剂及其制备方法，将载体浸泡在辅助性涂层的前驱体溶液和主体涂层溶胶的混合液中，经吹扫、烘干、煅烧，然后采用等体积浸渍法，将载体浸泡到氯铂酸溶液和氯钯酸溶液与助剂的硝酸盐溶液混合液中，最后加入还原剂制得催化剂。该催化剂在常温条件下能同时消除低浓度的CO和甲醛，抗毒、抗湿性能强，性能稳定。

赵福真等人（无机化学学报, 2013, 29（4））研究了Cu_xCe_1-xO_2-x/SBA-15/堇青石整体式催化剂对CO的催化氧化性能，催化剂表面的催化还原性能与Cu_0.5Ce_0.5O_1.5和Cu、Ce的比例有一定的关系，50% Cu_0.5Ce_0.5O_1.5/SBA-15/堇青石整体式催化剂具有最好的催化活性，CO可以在140℃完全转化。

发明内容

本发明的目的之一在于针对现有技术的不足，提供一种整体式常温低浓度CO催化剂。

本发明的目的之二在于提供该催化剂的制备方法。

一种整体式常温低浓度一氧化碳催化剂，其特征在于，该催化剂是载体、活性涂层和活性组分三部分组成；所述载体占催化剂的质量百分比为87～94.6%，所述的活性涂层为氧化铋改性的γ-Al₂O₃涂层，活性涂层占催化剂的质量百分比为5～10%；所述的活性组分为氯化钯和氯化铜，氯化钯占催化剂的质量百分比为0.2～1%，氯化铜占催化剂的质量百分比为0.4～2%。

所述的载体为堇青石蜂窝陶瓷，孔密度为100～400孔/平方英寸。

一种制备整体式常温低浓度一氧化碳催化剂的方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：

a．将23.2～92.8克硝酸铋溶解于1升浓度为0.1～1 mol/L的硝酸溶液中，加入200克 γ-Al₂O₃粉末，在50～100℃中干燥，200～500℃马弗炉中焙烧2～6小时，即得到氧化铋改性γ-Al₂O₃粉末，氧化铋占γ-Al₂O₃的质量百分比为5～20%；