[发明专利]一种用于CO氧化的铂基催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种用于CO氧化的铂基催化剂及其制备方法与应用，所述铂基催化剂包括载体和Pt，所述载体为TiO₂‑SiO₂复合氧化物，所述TiO₂‑SiO₂复合氧化物中TiO₂与SiO₂的摩尔比为(0.1‑3):1；所述Pt的含量为0.01‑0.08wt％；通过调配TiO₂和SiO₂的摩尔比，降低贵金属Pt的用量，使Pt含量在0.01‑0.08wt％便具有较高的CO催化氧化效率；充分发挥了载体与活性组分间的协同效应，增大活性组分尺寸，改善抗硫性，由于载体中TiO₂的存在，使得铂基催化剂在含水条件下具有较好的催化效果，CO的完全转化温度明显降低；所述制备方法中，通过共水解法制备了TiO₂‑SiO₂复合氧化物载体，通过浸渍法在载体上负载了活性组分Pt，制备方法简单易操作，且重复性好。

技术领域

本发明属于环境催化领域，涉及CO净化技术领域，具体涉及一种用于CO氧化的铂基催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

CO具有很强的毒性，较高浓度会危害人体内脏和脑组织，在一定浓度的CO与空气混合会形成爆炸性混合物，大气中的CO会经过与羟基化合物的反应最终转变为CO₂。

目前相关研究表明，包括超临界对冲燃烧锅炉和生物质固体燃烧锅炉在内的火电厂烟气中CO含量在500-2500mg/m³。同时随着国家对环境保护政策的不断收紧，以及国家对碳排放量的严格控制，脱除烟气中的CO必将与脱除NO一样势在必行。

CO作为煤、石油等含碳物质或烃类物质不完全燃烧的产物，也是温室气体之一，过多的排放不但会给人类身体健康带来严重威胁，同时也对生态环境带来极大的危害。对CO的处理中催化氧化技术是CO无害化处理中应用范围最广泛，最经济有效的方法。CO催化氧化反应是CO与O₂在催化剂表面的双分子反应，是很多工业过程中的重要反应，按照种类不同可分为贵金属催化剂、非贵金属催化剂、分子筛催化剂以及合金催化剂等，不同催化剂体系的催化氧化反应机理不同。

在CO催化氧化反应中，贵金属催化剂中贵金属主要包括金、银和铂族金属(铂、铑、钯、铱)，贵金属催化剂价格较高。对于CO催化氧化应用中的Pt、Au、Pd等贵金属催化剂催化活性好、反应温度低，所需活性相量少，是比较常用的催化剂。催化剂制备方法不同，会影响催化剂活性组分的分散、催化剂颗粒的大小和结构等。

CN113042093A提供一种一氧化碳低温氧化用含铂催化剂，为杂化纳米结构Pt催化剂，记为Pt/FeO_x-Na/SBA-15或Pt/FeO_x-Na/SiO₂，其制备方法包括首先采用沉积沉淀法将FeO_x涂覆或负载在SBA-15或SiO₂上，经固液分离后将其浸渍在钠盐中，再经蒸发干燥和焙烧后得到复合载体Pt/FeO_x-Na/SBA-15或Pt/FeO_x-Na/SiO₂；再在紫外光的照射下，使用光催化还原法将活性组分Pt纳米颗粒锚定或负载到复合载体上，再经焙烧即可制备出所述催化剂；该方法所得催化剂中Pt含量低，经济廉价；但其制备方法复杂，对设备要求高。CN111185167B公开了一种用于CO净化的Pt基催化剂及其制备方法和用途，所述Pt基催化剂以TiO₂为载体，Pt为主活性组分，CeO₂为第一助活性组分，WO₃和/或MoO₃为第二助活性组分；其中，第一助活性组分和第二助活性组分间的协同作用，显著降低了贵金属Pt的用量；与传统Pt基催化剂相比，该方法所述Pt基催化剂具有成本低、普适性强、稳定性好的特点，且其具有高的CO催化氧化效率，产物对CO₂具有高的选择性，其抗硫性也明显提高；但其需要的原料较多，制备过程复杂，需要进行多次焙烧。