[发明专利]一氧化碳水汽变换铂基催化剂及制备方法

说明书

本发明公开一种一氧化碳水汽变换铂基催化剂及制备方法，属于催化技术领域。该方法具体为将铈源溶液滴加到沉淀剂溶液中，持续搅拌并保持溶液的pH值为10左右，再经过抽滤、洗涤、干燥、焙烧，得到CeO₂载体。将铂源和钴源通过共浸渍法负载于CeO₂载体上，Pt的含量为2wt％，Co的含量为0.1‑1wt％。应用该方法制备的催化剂在典型的重整气中进行水汽变换反应，具有高的活性和稳定性。在同样的贵金属负载量下，Co的添加明显提高了Pt/CeO₂的水汽变换反应活性和稳定性。

技术领域：

本发明属于催化技术领域，具体涉及一种一氧化碳水汽变换铂基催化剂及制备方法。

背景技术：

随着我国经济的快速发展，环境污染问题日益严重，已经成为阻碍我国经济发展和人民健康的重要因素。其中，CO是最常见的气态污染物之一，广泛来源于化石燃料的不完全燃烧、化学工业和机动车尾气等方面。另外，质子交换膜燃料电池使用的氢气主要来源于甲醇重整气，其中含有少量的CO也会造成铂电极的毒化，导致电池性能严重下降。消除CO的众多方法中，水汽变换反应(CO+H₂O＝CO₂+H₂)是一种有效的方法，同时反应过程中产生等体积的 H₂。水汽变换反应在合成氨、合成甲醇、制氢和城市煤气工业中得到了广泛的应用。传统的水汽变换催化剂一般分为铁铬系高变催化剂和铜锌系低变催化剂。重整反应出口气经降温后在320℃-450℃，铁铬系催化剂作用下进行高温变换，经再次降温后在180℃-250℃，铜锌系催化剂作用下进行低温变换。铜锌系催化剂的低温活性较好，但高温时易烧结。铁铬系催化剂的耐热性较好，但含铬化学物有毒，对环境和人体具有危害性，且还原时易发生过还原而生成松散的金属铁导致析碳和费托副反应的发生。除此之外，这些催化剂还具有易中毒、接触空气易自燃等缺点而不适用于钯膜反应器系统和非稳态操作的燃料电池氢源系统。鉴于水汽变化反应在尾气治理过程中的重要性以及在燃料电池电动车上净化原料气H₂的应用前景，因此，研制出活性高、稳定性好的水汽变换催化剂成为此类型催化剂适用于更广范围的反应系统的关键之一。贵金属(Pt、Au、Pd)负载于可还原性载体(CeO₂、ZrO₂、Fe₂O₃)体系引起了科学家的广泛关注。可还原性载体由于金属离子的可变价而产生独特的储放氧功能，贵金属提供了良好的CO吸附活性位，而带来较强的研究价值。Pt/CeO₂作为最好的水汽变换反应的贵金属催化剂而被大量研究。但是纯CeO₂由于热稳定性较差而会产生高温烧结的情况，所以CeO₂通常会掺杂其它金属氧化物(ZrO₂或镧系氧化物)。同时，此类催化剂也存在活性不高，稳定性差，贵金属负载量高等缺点，因此，有必要研究一种高活性、高稳定性的Pt基催化剂。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种一氧化碳水汽变换铂基催化剂及制备方法。该催化剂具有良好的反应活性、选择性和稳定性。

本发明提供的一氧化碳水汽变换铂基催化剂，其活性组分为Pt、Co，载体为可还原性金属氧化物CeO₂；Pt含量为2wt％，Co含量为0.1-1wt％；采用沉淀法制备CeO₂载体，然后将含有Pt和Co的前驱体溶液，以共浸渍法制备所述铂基催化剂Pt-Co/CeO₂。

本发明提供的一氧化碳水汽变换铂基催化剂的制备方法具体步骤如下：

(1)CeO₂载体的制备：配制一定浓度的沉淀剂备用，将配制好的铈源逐滴加入到含有所述沉淀剂的蒸馏水溶液中，滴定过程中持续搅拌并保持溶液pH值为10，若pH值低于10，则补加沉淀剂溶液；滴定完毕后，继续在室温下搅拌2-4h，抽滤水洗至滤液pH为7，滤饼在80℃干燥12h，然后在空气中400℃煅烧2h，得到淡黄色粉末状的CeO₂；