CN101954283B - 一种常温消除一氧化碳的硅藻土催化剂及其制备方法 - Google Patents

一种常温消除一氧化碳的硅藻土催化剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种常温消除一氧化碳的硅藻土催化剂及其制备方法。所述的催化剂，由载体硅藻土和活性组分金属氧化物混合物组成；其中，所述金属氧化物混合物为氧化铜、氧化铁、氧化镍、氧化锰、氧化钴以及氧化锌的混合物。其制备方法为：将含铜化合物、含铁化合物、含镍化合物、含锰化合物、含钴化合物以及含锌化合物混合；溶解，将硅藻土分散在混合溶液中，过滤，洗涤，干燥，焙烧。本发明方法简单，所得催化剂常温消除一氧化碳效率高。

Description

一种常温消除一氧化碳的硅藻土催化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种常温消除一氧化碳的硅藻土催化剂及其制备方法，属于新材料技术领域。
背景技术
近年来，对于CO气体的去除方法大多采用溶液吸收法、贵金属催化转化法。如US 301493中介绍的溶液吸收法，该方法只能针对微量的一氧化碳混合气体起作用。CN01124955.2中提到的可在室温条件下催化氧化消除一氧化碳的催化剂主要成分是Au、Pt、Pd、Ni、Co、Fe、Cu、Zn的氧化物，原料使用了贵金属Au、Pt和Pd，催化剂成本大幅度增加。
中国专利 CN200710120654.8公开的“一种脱除微量CO的催化剂及其制备方法和与应用”中利用活性组分Au和Pd负载在硅藻土等载体上作为催化剂，将CO氧化成CO2，该催化剂只能去除微量CO气体，不能广泛应用于工业生产。
发明内容
本发明的目的是提供一种低成本、常温下一氧化碳气体去除效果好的催化剂及其制备方法。
    为了达到上述目的，本发明提供了一种常温消除一氧化碳的硅藻土催化剂，其特征在于由载体硅藻土55-95重量份和活性组分金属氧化物混合物5-45重量份组成；其中，所述金属氧化物混合物由氧化铜1-6重量份、氧化铁1-5重量份、氧化镍1-9重量份、氧化锰1-8重量份、氧化钴1-7重量份以及氧化锌1-10重量份组成。
本发明还提供了上述常温消除一氧化碳的硅藻土催化剂的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
第一步、在室温条件下，将含铜化合物、含铁化合物、含镍化合物、含锰化合物、含钴化合物和含锌化合物按比例混合，其中，含铜化合物为醋酸铜、氧化铜、氢氧化铜、硫酸铜和硝酸铜中的一种或两种以上的混合物，含铁化合物为氢氧化铁、氧化铁、硝酸铁和硫酸铁中的一种或两种以上的混合物，含镍化合物为醋酸镍、氧化镍、硝酸镍、硫酸镍和氢氧化镍中的一种或两种以上的混合物，含锰化合物为醋酸锰、氧化锰、硝酸锰、硫酸锰和氢氧化锰中的一种或两种以上的混合物，含钴化合物为醋酸钴、氧化钴、硝酸钴、硫酸钴和氢氧化钴中的一种或两种以上的混合物，含锌化合物为醋酸锌、氧化锌、硝酸锌、硫酸锌和氢氧化锌中的一种或两种以上的混合物；
第二步、将第一步得到的混合物在水、0.1-3wt%盐酸、0.1-5wt%硫酸和0.1-3wt%硝酸中的一种或两种以上的混合物中，以50-800转/分钟的转速搅拌溶解，得到金属离子总浓度为为10-48%的混合溶液；
第三步、按比例将硅藻土以50-800转/分钟的转速搅拌分散在第二步得到的混合溶液中2-20小时，然后将溶液过滤，洗涤，得到固体混合物，在80-200℃干燥2-20小时； 
第四步、将第三步中干燥后的固体混合物在400-1000℃焙烧1-10小时，得到常温消除一氧化碳的硅藻土催化剂。
    所述硅藻土催化剂的比表面积为10-300m2/g。
本发明与现有技术相比，优点如下：
(1) 本发明所述催化剂原料成本低、工艺简单、产率高、可再生、寿命长。
(2) 本发明所述催化剂常温下对CO的去除率达到100%，产物为二氧化碳。
    (3) 本发明所述催化剂具有工艺简单、原料广泛、价格低廉、无污染、去除效率高等优点，可用于汽车尾气净化、采矿场、天然气开采场、冶炼厂、合成氨等领域。
具体实施方式
下面结合实施例来具体说明本发明。
实施例1
一种常温消除一氧化碳的硅藻土催化剂，由载体硅藻土38g和活性组分金属氧化物31.6g组成，其中，所述金属氧化物混合物由3g氧化铜、16g氧化铁、4g氧化镍、1.8g氧化锰、4g氧化钴以及2.8g氧化锌组成。
其制备方法如下：
在室温下，将4g氧化铜、7g氢氧化铁、3g氧化铁、5g氧化镍、2g氧化锰、5g氧化钴和3g氧化锌混合，加180mL 0.1wt%硫酸溶液，以50转/分钟的转速搅拌将固体溶解得到金属离子总浓度为13.8%的混合溶液；将38g硅藻土以50转/分钟的转速搅拌分散在金属离子的混合溶液中2小时，然后将溶液过滤，洗涤，80℃干燥20小时；将得到固体混合物在400℃焙烧，焙烧时间为1小时，得到硅藻土催化剂成品。0.8g该催化剂在常温条件下对50mL 6%的CO气体的去除率为94%。
实施例2
一种常温消除一氧化碳的硅藻土催化剂，由载体硅藻土50g和活性组分金属氧化物17.9g组成，其中，所述金属氧化物混合物由1.2g氧化铜、5.6g氧化铁、1.5g氧化镍、3.5g氧化锰、3.7g氧化钴以及2.4g氧化锌组成。
其制备方法如下：
在室温下，将3g醋酸铜、6g硝酸铁、4g醋酸镍、7g醋酸锰、9g醋酸钴和6g硝酸锌混合，加200mL水，以250转/分钟的转速搅拌将固体溶解得到金属离子总浓度为14.8%的混合溶液；将50g硅藻土以400转/分钟的转速搅拌分散在金属离子的混合溶液中8小时，然后将溶液过滤，洗涤，200℃干燥2小时；将得到固体混合物在1000℃焙烧，焙烧时间为2小时，得到硅藻土催化剂成品。1g该催化剂在常温条件下对50mL 5%的CO气体的去除率为98%。
实施例3
一种常温消除一氧化碳的硅藻土催化剂，由载体硅藻土68g和活性组分金属氧化物28g组成，其中，所述金属氧化物混合物由2.4g氧化铜、5.8g氧化铁、9g氧化镍、2.8g氧化锰、0.8g氧化钴以及7.2g氧化锌组成。
其制备方法如下：
在室温下，将3g氢氧化铜、6g氧化铁、10g氧化镍、3g氢氧化锰、1g氢氧化钴和9g氢氧化锌混合，加100mL 3wt%硝酸溶液，以800转/分钟的转速搅拌将固体溶解得到金属离子总浓度为24%的混合溶液；将68g硅藻土以800转/分钟的转速搅拌分散在金属离子的混合溶液中20小时，然后将溶液过滤，洗涤，120℃干燥4小时；将得到固体混合物在700℃焙烧，焙烧时间为5小时，得到硅藻土催化剂成品。0.8g该催化剂在常温条件下对50mL 5%的CO气体的去除率为97%。
实施例4
一种常温消除一氧化碳的硅藻土催化剂，由载体硅藻土50g和活性组分金属氧化物15.9g组成，其中，所述金属氧化物混合物由1.8g氧化铜、3.2g氧化铁、4.8g氧化镍、2.3g氧化锰、0.8g氧化钴以及3g氧化锌组成。
其制备方法如下：
在室温下，将4g硫酸铜、6g硫酸铁、12g硝酸镍、5g硝酸锰、2g硝酸钴和7g硝酸锌混合，加300mL水，以500转/分钟的转速搅拌将固体溶解得到金属离子总浓度为10%的混合溶液；将50g硅藻土以360转/分钟的转速搅拌分散在金属离子的混合溶液中5小时，然后将溶液过滤，洗涤，100℃干燥5小时；将得到固体混合物在600℃焙烧，焙烧时间为1小时，得到硅藻土催化剂成品。1.2g该催化剂在常温条件下对50mL 6%的CO气体的去除率为99%。
实施例5
一种常温消除一氧化碳的硅藻土催化剂，由载体硅藻土68g和活性组分金属氧化物27.9g组成，其中，所述金属氧化物混合物由2.3g氧化铜、5.7g氧化铁、9g氧化镍、2.9g氧化锰、0.8g氧化钴以及7.2g氧化锌组成。
其制备方法如下：
在室温下，将3g氢氧化铜、6g氧化铁、10g氧化镍、3g氢氧化锰、1g氢氧化钴和9g氢氧化锌混合，加70mL 3wt%盐酸和1%硫酸溶液，以800转/分钟的转速搅拌将固体溶解得到金属离子总浓度为31%的混合溶液；将68g硅藻土以800转/分钟的转速搅拌分散在金属离子的混合溶液中20小时，然后将溶液过滤，洗涤，120℃干燥4小时；将得到固体混合物在700℃焙烧，焙烧时间为5小时，得到硅藻土催化剂成品。1g该催化剂在常温条件下对50mL 5%的CO气体的去除率为99%。
实施例6
一种常温消除一氧化碳的硅藻土催化剂，由载体硅藻土68g和活性组分金属氧化物组成，其中，所述金属氧化物混合物由2.4g氧化铜、5g氧化铁、11g氧化镍、3g氧化锰、1.3g氧化钴以及7g氧化锌组成。
其制备方法如下：
在室温下，将3g氢氧化铜、7g氧化铁、12g氧化镍、4g氢氧化锰、1.5g氢氧化钴和9g氢氧化锌混合，加40mL 3wt%盐酸溶液，以800转/分钟的转速搅拌将固体溶解得到金属离子总浓度为48%的混合溶液；将68g硅藻土以800转/分钟的转速搅拌分散在金属离子的混合溶液中10小时，然后将溶液过滤，洗涤，130℃干燥5小时；将得到固体混合物在800℃焙烧，焙烧时间为3小时，得到硅藻土催化剂成品。1g该催化剂在常温条件下对50mL 7%的CO气体的去除率为98%。

Claims (3)

1.一种常温消除一氧化碳的硅藻土催化剂，其特征在于，由载体硅藻土55-95重量份和活性组分金属氧化物混合物5-45重量份组成；其中，所述金属氧化物混合物由氧化铜1-6重量份、氧化铁1-5重量份、氧化镍1-9重量份、氧化锰1-8重量份、氧化钴1-7重量份以及氧化锌1-10重量份组成。
2.权利要求1所述的常温消除一氧化碳的硅藻土催化剂的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
第一步、在室温条件下，将含铜化合物、含铁化合物、含镍化合物、含锰化合物、含钴化合物和含锌化合物按比例混合，其中，含铜化合物为醋酸铜、氧化铜、氢氧化铜、硫酸铜和硝酸铜中的一种或两种以上的混合物，含铁化合物为氢氧化铁、氧化铁、硝酸铁和硫酸铁中的一种或两种以上的混合物，含镍化合物为醋酸镍、氧化镍、硝酸镍、硫酸镍和氢氧化镍中的一种或两种以上的混合物，含锰化合物为醋酸锰、氧化锰、硝酸锰、硫酸锰和氢氧化锰中的一种或两种以上的混合物，含钴化合物为醋酸钴、氧化钴、硝酸钴、硫酸钴和氢氧化钴中的一种或两种以上的混合物，含锌化合物为醋酸锌、氧化锌、硝酸锌、硫酸锌和氢氧化锌中的一种或两种以上的混合物；
第二步、将第一步得到的混合物在水、0.1-3wt%盐酸、0.1-5wt%硫酸和0.1-3wt%硝酸中的一种或两种以上的混合物中，以50-800转/分钟的转速搅拌溶解，得到金属离子总浓度为10-48%的混合溶液；
第三步、按比例将硅藻土以50-800转/分钟的转速搅拌分散在第二步得到的混合溶液中2-20小时，然后将溶液过滤，洗涤，得到固体混合物，在80-200℃干燥2-20小时； 
第四步、将第三步中干燥后的固体混合物在400-1000℃焙烧1-10小时，得到常温消除一氧化碳的硅藻土催化剂。
3.如权利要求2所述的常温消除一氧化碳的硅藻土催化剂的制备方法，其特征在于，所得硅藻土催化剂的比表面积为10-300m2/g。
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