[发明专利]一种催化氧化CO的Pd-Cu/TiO2

说明书

本发明公开了一种催化氧化CO的Pd‑Cu/TiO₂双金属催化剂及其制备方法和应用，所述催化剂的制备方法为：将钯盐、铜盐与TiO₂在去离子水中于碱性条件下搅拌反应，随后静置、抽滤、洗涤、干燥、焙烧，即制得Pd‑Cu/TiO₂双金属催化剂产品。本发明提供了制备步骤简单，贵金属载量低和催化氧化性能优异的合金类Pd‑Cu/TiO₂双金属催化剂的制备方法，本发明的制备方法得到催化剂，其Pd‑Cu的粒径为2‑5nm，Pd‑Cu合金粒子中不同金属成分间的协同作用大幅提升了催化剂对CO低温氧化的活性，载体TiO₂有效防止合金粒子的团聚，保证较高的贵金属利用效率。该新型催化剂呈现出优异的CO低温催化氧化活性和稳定性。

技术领域

本发明属于CO低温催化氧化催化剂的技术领域，具体涉及一种催化氧化CO的Pd-Cu/TiO₂双金属催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

一氧化碳是主要的大气污染物之一，来源于含碳物质的不完全燃烧。常见于化石燃料燃烧排放的烟气、汽车排放的尾气和燃煤取暖设备排放的废气等。这不仅污染环境，而且严重危害人类的生命健康，因为一氧化碳具有毒性，经呼吸道吸入极易与血红蛋白结合，使血红蛋白丧失运输氧气的功能，使人窒息。随着交通运输业和石化产业的发展，各种石化燃料的消耗与日俱增，排放到大气中的一氧化碳也呈现增多的趋势。因此，能高效消除尾气、烟气和废气中的CO将极大程度降低CO的大气排放量。

目前解决排气的有效手段就是在燃料燃烧的排放口安装内置CO催化氧化催化剂的净化装置，其中的催化剂好坏直接影响着净化装置的普及率。贵金属催化剂由于其高活性和优异的催化性能受到广泛关注，但贵金属价格昂贵，限制了净化装置的推广普及。双金属催化剂能很好地规避这个问题，以双金属合金取代单金属，双金属在协同作用下能降低粒径对催化活性和稳定性的影响。同时以廉价金属代替贵金属能大幅降低催化剂成本，有利于推进催化剂在净化装置中的实际应用。

申请公布号为CN107519871A的中国发明专利申请公开了一种催化氧化CO的Au-Ag/SiO₂纳米催化剂的制备方法，得到的AuAg的粒径为2-5 nm，该核壳结构催化剂的直径在50-120nm之间。该方案的双金属Au-Ag都为贵金属，且合金粒子的负载量很高，不适合推广到实际应用中。

申请公布号CN110026175A的中国发明专利申请提供了一种铈锆复合氧化物，所述氧化物以氧化铈和氧化锆为载体，活性组分是铂、铑、钯，经过750℃热处理4-8h后的孔容为0.30-0.65 ml/g。该方案的催化剂在CO转化率为90%时，温度太高，达到145℃，在实际应用中易烧结。

申请公布号CN102059115A公开了一种凹凸棒黏土负载纳米钯催化剂。该催化剂以凹凸棒黏土为载体，负载活性组分纳米钯和助剂五氧化二钒或三氧化钼，活性组分含量为0.5~3%，助剂含量为0.1~2%，其余为载体。该催化剂稳定性及抗毒性较好，但活性较差，在30℃下使10~200ppm的CO转化率为99.4%。

申请公布号CN102059127A报道了一种低温催化氧化CO催化剂。该催化剂活性组分为钯和过渡金属（铁，铈，钴，锰，铜，镧，镍，钼）氧化物的一种或几种组成，载体为氧化铝，采用以柠檬酸为原料的溶胶凝胶法制备催化剂。该催化剂在钯的质量分数为载体2.2%，过渡金属为Fe氧化物时活性最高。

由上述可知，现有技术中催化剂的贵金属使用量一般很大，致使成本上升，限制了贵金属催化剂的大规模应用。同时，一氧化碳在尾气排放口的空速大，反应停留时间短，这对催化剂的活性提出了更高的要求。

发明内容

针对现有技术存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种催化氧化CO的Pd-Cu/TiO₂双金属催化剂及其制备方法和应用，本发明将TiO₂作为载体对活性金属起到了支撑分散作用，Pd-Cu的协同作用降低了贵金属的负载量，同时降低了催化剂的制备成本。