[发明专利]一氧化碳水汽变换低温催化剂的制备方法

说明书

本发明公开一种一氧化碳水汽变换低温催化剂的制备方法，属于催化技术领域。该方法具体内容是：将沉淀剂滴加到含有锌盐和载体γ‑Al₂O₃的溶液中制备氢氧化锌悬浊液。然后将沉淀剂溶液和铜盐溶液同时滴加到氢氧化锌悬浊液中，调节溶液的pH值并不断搅拌，再经过抽滤、洗涤、干燥、焙烧，得到Cu‑Zn/γ‑Al₂O₃催化剂；Cu含量为20‑40wt％，铜锌摩尔比为1:1。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，表现出比传统共沉淀法制备的催化剂更高的反应活性。

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低温催化剂的制备方法。

背景技术：

随着科技的进步和世界人口的增长，能源短缺问题已引起越来越多的关注。当前化石能源需求量的日益增加而储量日益减少，开发新型的可持续利用的能源迫切成为当今社会中人们最关注的问题之一。氢能作为一种新型能源，具有清洁无污染、燃烧热值高、导热性好、燃烧产物可循环等优点，因此也成为未来最有可能替代现今化石能源的新能源。其中，通过甲醇、天然气等化合物重整制氢用于燃料电池的氢源，一直备受研究者的关注。然而，重整气中通常会含有5％-20％的CO，这会导致质子交换膜燃料电池的铂电极产生中毒现象继而使电池性能严重下降。因此，有必要降低重整气中的CO含量，例如通过水汽变换反应(CO+H₂O＝CO₂+H₂)。水汽变换反应在消除CO的同时也产生了相同体积的氢气。另外，水汽变换反应在合成氨、合成甲醇、汽油及调节合成汽油生产中的碳氢比例和城市煤气工业中得到了广泛的应用。商业用的变换催化剂主要分为高温变换催化剂、低温变换催化剂和宽温变换催化剂。低温变换催化剂一般为铜锌系催化剂，这类催化剂反应活性高，但存在热稳定性差、选择性差、接触空气易自然等缺点。目前催化剂主要采用共沉淀法制备，制备过程中的许多因素都会导致催化剂的重复性不高，例如常见的因素有pH值、沉淀剂、沉淀温度、老化时间等。鉴于水汽变化反应在工业过程中的重要性以及在燃料电池电动车上净化原料气氢气的应用前景，世界各国主要从生产工艺和催化剂的制备上进行了广泛的研究，以求合成活性高、稳定性好、重现性高的催化剂。针对现有催化剂的不足，中国专利(CN201510678685.X)中合成了一种具有良好的低温活性、耐热稳定性和长期稳定性的纳米复合结构Cu/ZnAl₂O₄低温水煤气变换催化剂。由此可见，研制出活性高、稳定性好的水汽变换低温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。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种良好的低温活性、稳定性的纳米Cu-Zn/γ-Al₂O₃低温水汽变换催化剂的制备方法。

本发明所提供的一氧化碳水汽变换低温催化剂的制备方法，所述催化剂活性组分为Cu、Zn，载体为γ-Al₂O₃，Cu含量为20-40wt％，铜锌摩尔比为1:1；通过分布沉淀法制备沉淀物，再经过抽滤、洗涤、干燥、焙烧，制得Cu-Zn/γ-Al₂O₃催化剂；该制备方法具体步骤如下：

(1)配制一定浓度的沉淀剂溶液，逐滴加入到含有锌盐和载体γ-Al₂O₃的溶液中并不断搅拌至pH值为9，得到氢氧化锌悬浊液，滴定完成后继续搅拌40min；

(2)配制一定浓度的铜盐溶液，将步骤(1)所述沉淀剂溶液和所述铜盐溶液同时缓慢地滴加到步骤(1)得到的所述氢氧化锌悬浊液中，不断搅拌并保持pH值为8，当铜盐滴加完毕后继续滴加所述沉淀剂溶液至pH值为9，得到的悬浊液在60℃水浴中继续搅拌2-4h，然后抽滤，用蒸馏水洗涤至pH值为7，固体在80℃烘箱中干燥12-24h，即得沉淀物前驱体；