[发明专利]催化氧化一氧化碳的催化剂(钯-镍/二氧化锡)的载体的制备方法

说明书

本发明涉及一种催化氧化一氧化碳的催化剂及其制备方法，具体地是一种以二氧化锡为载体所附载的钯-镍（Pd-Ni）的二元金属催化剂。

通过文献检索，目前催化氧化一氧化碳的催化剂有三种类型：贵金属型、钙钛矿型氧化物及贱金属氧化物型。贵金属型催化剂制备价格高，催化剂价格也高，且只在少数载体上具有催化性能高，活性温度较低的特性。后两类催化剂虽价格便宜，但催化活性温度更高，在常温或较低温度下几乎没有催化作用。

US4490482公开了一种催化氧化一氧化碳的Pd/SnO₂催化剂。活性载体SnO₂的制备方法是先将SnCl₄溶于水中，加NH₃·H₂O调PH值，再加HCl加热，再加入SnCl₂·H₂O晶体，加热，加氨水调PH值，加碱加热，再加H₂O₂得SnO₂沉淀，过滤、漂洗、干燥，其步骤多，试剂耗量大。催化剂中的活性金属成分只有钯，其价格昂贵。

本发明的目的是研制一种附载钯、镍二元体系的催化剂的载体二氧化锡（SnO₂）的制备方法，载体制备过程简单，耗试剂少。

本发明的目的是以下述方式实现的，SnO₂载体的制备方法是，将42-55gSnCl₄晶体溶于60ml36%HCl中，再加入40ml水和43-57gSnCl₂晶体，待溶解均匀后，加入28%NH₃·H₂O调至PH＝7，待形成乳白色凝胶后煮沸，再加入30%的过氧化氢溶液约30-35g，充分搅拌氧化，此时凝胶由白→红→灰→土黄色，且伴随有气体放出，抽滤，用蒸馏水洗净后在102℃下干燥6小时，冷后放入干燥器中待用。Pd-Ni/SnO₂催化剂的活性组分（重量%）为：

Pd    0.5-3

Ni    1-10

Sn    87-98

催化条件：常温或常温以上，常压

催化效率：50-98%

形状：颗粒状、块状、海绵状

颜色：催化剂    灰色或黑色，载体    白色

本催化剂的制备方法是，将0.1-0.8gPdCl₂溶于5-10ml蒸馏水中，加入0.4-1.0gNi（NO₃）₂晶体，搅匀，用HCl调PH＝2-5.5，加入5gSnO₂活性载体，并加10ml还原剂肼，乙醛等，加热至沸，待还原充分，SnO₂表面变黑后过滤，在170℃-200℃下干燥。

催化剂性能测试及实验结果见附图及附表。

图1 Pd/SnO₂，Pd-Ni/SnO₂催化剂催化效率与温度的关系

图2 Pd-Ni/SnO₂催化剂在不同温度下的反应速率常数

图3 Pd/SnO₂催化剂在不同温度下的反应速率常数

在正常工作的色谱仪上进行催化剂性能指标测试，空速为1100h^-1下，在CO和O₂浓度比为1∶1的气氛中（其中N₂约含88%），测得Pd/SnO₂和Pd-Ni/SnO₂催化剂催化效率与温度的关系如图1。图中曲线1为Pd/SnO₂催化效率与温度的关系，曲线2、3、4分别为Pd、Ni原子比为4∶1，1∶1，1∶2的Pd-Ni/SnO₂催化剂的催化效率与温度的关系。

从图1可见，当Pd、Ni原子比为4∶1时，在相同条件下，Pd-Ni/SnO₂的催化效率与Pd/SnO₂的催化效率基本相同。当提高催化剂中活性成分镍的含量后，本催化剂也有好的催化效率。

以Pd/SnO₂，Pd-Ni/SnO₂（Pd∶Ni＝4∶1）为催化剂催化氧化CO，CO+1/2O₂→CO₂时，对于在管状反应器中进行反应的速率通式可表示为：

R＝Fco (dxco)/(dv) （1）

反应的动力学方程可表达为：