CN105126866A - 一种整体式co常温催化剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种整体式CO常温催化剂及其制备方法。该催化剂是以堇青石蜂窝陶瓷为载体，拟薄水铝石为粘结剂，将CO常温催化剂粉末涂覆在堇青石载体上。该整体式催化剂制备方法简单，提高了贵金属的利用率，便于大规模工业化使用，在常温（0~40℃）、高空速（~60000h-1）、高湿度（~100%RH）条件下实现低浓度CO（0~200ppm）的有效消除。
Description
技术领域
本发明涉及一种整体式CO常温催化剂及其制备方法，具体是一种Pd整体式常温低浓度CO催化剂及其制备方法。适用于环境污染物CO的常温催化氧化，在环境净化领域具有应用前景。
背景技术
环境保护已经成为当今社会最为关注的热门话题，机动车、工厂等排放的CO是空气污染物的主要部分。环境中CO的存在具有很大的危害性，它可以和人体的血红蛋白结合，削弱血红蛋白的输氧能力，从而损害人的中枢神经系统，导致人中毒甚至死亡。目前CO的消除方法主要是以催化氧化法为主，该方法因具有效率高、无二次污染、适用范围广等优点，已成为当前废气治理领域研究和应用的主流发展方向。制备高效、廉价的催化剂是催化氧化法的核心。整体式催化剂（monolithiccatalysts）具有开孔率较大的平行孔道，有助于大风速的空气通过，同时CO与催化剂接触较均匀，催化剂利用率高，因此工业上一般采用整体式催化剂用于气体的催化反应。
用于汽车尾气的三效催化剂是常用的整体式催化剂，以贵金属Pd、Pt、Rh为活性组分，稀土氧化物为助催化剂，堇青石为第一载体，活性氧化铝为第二载体（活性涂层）。三效催化剂在高温下能够将汽车尾气中对人和环境有害的CO、NOx、HC氧化还原成CO2、N2、H2O。但是常温下无法对CO进行净化。目前，将Pd、Au等贵金属溶液浸渍到涂覆有活性氧化铝的堇青石载体上，常温下对CO具有一定的净化作用，但是贵金属的利用率相对较低。
发明内容
为了克服现有技术的不足，如贵金属含量高且利用率低，本发明提供一种整体式CO常温催化剂的制备方法。
一种整体式CO常温催化剂的制备方法，其特征在于，通过控制酸碱度调节CO催化剂浆的料粘度和流动性，在堇青石蜂窝陶瓷上涂覆一层CO常温催化剂粉末，制备得到整体式催化剂；具体包括如下步骤：
第一步，将一定比例的氯化钯和氯化铜溶于100mL浓氨水中，超声分散均匀；
第二步，在上述混合溶液中加入一定量载体，搅拌均匀后，在40-100℃烘箱中烘干，然后在200-500℃温度下焙烧2-6小时，制备得到CO粉末催化剂；
第三步，将一定比例的CO粉末催化剂和拟薄水铝石均匀分散在水中，然后边搅拌边滴加0.05-0.2mol/L硝酸溶液，使拟薄水铝石完全解胶，继续搅拌一定时间形成浆料；
第四步，将堇青石蜂窝载体浸泡在浆料中，取出后用高压气枪吹扫多余浆料，放入50-100℃烘箱中干燥8-24h，得到整体式催化剂。
所述的氯化钯、氯化铜和载体的质量比为1：（2-5）：（10-30），所述的载体为Al2O3、TiO2、或SiO2，所述的CO粉末催化剂与拟薄水铝石的质量比为1：（0.4-1）。
所述的堇青石蜂窝陶瓷的孔密度为100-400孔/平方英寸。
本发明具有以下优点：
不需引入有机粘合剂，防止CO催化剂活性位被覆盖。
涂覆工艺简单，催化剂涂层均匀，且不易从堇青石上脱落。
相比浸渍法工艺制备整体式催化剂，本方法制备的整体式催化剂的贵金属用量低且利用率高，进一步降低了CO净化成本。
具体实施方式
以下对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1：
CO常温催化剂粉末的制备：将2.08gPdCl2和6.67gCuCl2·2H2O溶于100mL浓氨水中，在搅拌的条件下加入50gAl2O3粉末，在50℃烘箱中烘干，然后在300℃温度下焙烧4小时。
整体式CO常温催化剂的制备：将上述制备的16.0gCO粉末催化剂和4.0g拟薄水铝石均匀分散在水中，然后边搅拌边滴加5.0mL0.1mol/L硝酸溶液，使拟薄水铝石完全解胶，继续搅拌一定时间形成浆料，将堇青石蜂窝载体（5cm×5cm×5cm）浸泡在浆料中，取出后用高压气枪吹扫多余浆料，放入100℃烘箱中干燥24h，得到整体式催化剂。
催化剂评价方法：CO常温氧化反应在常压固定床U型反应器（内径为11mm）中进行性能评价，将整体式催化剂切成底面积为1cm2、高度为5cm的圆柱体（体积为5cm3）。反应温度为30℃，CO浓度为10ppm，其余为空气，空速为10000h-1，使用一氧化碳分析仪（Thermo，Model48i）进行产物分析，本对比例制得的整体式催化剂对CO的催化效率为92.1%。
实施例2：
将实施例1中CO粉末催化剂改成15.0g，拟薄水铝石改成5.0g，其余制备方法同实施例1。催化剂评价方法同实施例1。测试结果表明，本实施例制备得到的整体式催化剂对CO的催化效率为87.1%。
实施例3：
将实施例1中CO粉末催化剂改成12.0g，拟薄水铝石改成8.0g，其余制备方法同实施例1。催化剂评价方法同实施例1。测试结果表明，本实施例制备得到的整体式催化剂对CO的催化效率为79.9%。
实施例4：
将实施例1中CO粉末催化剂改成10.g，拟薄水铝石改成10.0g，其余制备方法同实施例1。催化剂评价方法同实施例1。测试结果表明，本实施例制备得到的整体式催化剂对CO的催化效率为75.8%。
Claims (3)
1.一种整体式CO常温催化剂的制备方法，其特征在于，通过控制酸碱度调节CO催化剂浆的料粘度和流动性，在堇青石蜂窝陶瓷上涂覆一层CO常温催化剂粉末，制备得到整体式催化剂；具体包括如下步骤：
第一步，将一定比例的氯化钯和氯化铜溶于100mL浓氨水中，超声分散均匀；
第二步，在上述混合溶液中加入一定量载体，搅拌均匀后，在40-100℃烘箱中烘干，然后在200-500℃温度下焙烧2-6小时，制备得到CO粉末催化剂；
第三步，将一定比例的CO粉末催化剂和拟薄水铝石均匀分散在水中，然后边搅拌边滴加0.05-0.2mol/L硝酸溶液，使拟薄水铝石完全解胶，继续搅拌一定时间形成浆料；
第四步，将堇青石蜂窝载体浸泡在浆料中，取出后用高压气枪吹扫多余浆料，放入50-100℃烘箱中干燥8-24h，得到整体式催化剂。
2.根据权利要求1所述一种整体式CO常温催化剂的制备方法，其特征在于，所述的氯化钯、氯化铜和载体的质量比为1：（2-5）：（10-30），所述的载体为Al2O3、TiO2、或SiO2，所述的CO粉末催化剂与拟薄水铝石的质量比为1：（0.4-1）。
3.根据权利要求1所述一种整体式CO常温催化剂的制备方法，其特征在于，所述的堇青石蜂窝陶瓷的孔密度为100-400孔/平方英寸。
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