CN105268455A

CN105268455A - 一种钯铜整体式催化剂的制备方法

Info

Publication number: CN105268455A
Application number: CN201510753681.3A
Authority: CN
Inventors: 何丹农; 赵昆峰; 袁静; 蔡婷; 高振源; 杨玲; 张涛; 金彩虹
Original assignee: Shanghai National Engineering Research Center for Nanotechnology Co Ltd
Current assignee: Shanghai National Engineering Research Center for Nanotechnology Co Ltd
Priority date: 2015-11-09
Filing date: 2015-11-09
Publication date: 2016-01-27

Abstract

本发明公布了一种钯铜整体式催化剂的制备方法。采用水作为PdCl₂-CuCl₂活性组分溶剂，待PdCl₂、CuCl₂完全溶解后，采用过量浸渍的方法担载于涂敷有活性氧化铝的堇青石蜂窝陶瓷载体上。本发明在制备过程中使用水作为溶剂，避免制备过程中引起的环境污染；过量浸渍法改善了浸渍后整体式催化剂上钯铜组分分布不均的状况。同时该方法具有原材料易得，成本低，制备简单，重复性好等优点。

Description

一种钯铜整体式催化剂的制备方法

技术领域

本发明涉及纳米催化剂技术领域，尤其是涉及一种钯铜整体式催化剂的制备方法。

背景技术

一氧化碳(CO)是一种对血液和神经系统毒性很强的污染物。当空气中CO达到10ppm，10分钟就会引起神经系统反应，例如，行动迟缓，意识不清等。因此，在环境治理过程中，CO净化率是必不可少的指标。钯铜（PdCu）催化剂能够在常温下实现低浓度CO（＜30ppm）的高效转化，并且具有较好的抗水性和反应稳定性，同时Pd的价格相对低廉，具有很好的工程化应用前景。为了满足工程上对材料的低床层压力降和高机械强度的要求，通常需要将PdCu担载在蜂窝陶瓷载体上，制备成整体式PdCu催化剂。整体式PdCu催化剂常用的制备方法为，首先将惰性蜂窝陶瓷载体（通常为堇青石蜂窝陶瓷）涂敷上一层活性涂层，然后将PdCu前驱体溶液浸渍到具有活性涂层的载体上。

中国专利CN104258875A公开了用于一氧化碳常温催化氧化的整体式催化剂及制备和应用，将PdCl₂和CuCl₂溶解在氨水溶液中，然后等体积浸渍到具有活性涂层的堇青石陶瓷载体上。中国专利CN104324737A采用同样的方法将PdCu担载在具有氧化铋改性的活性涂层整体式载体上。但是上述制备过程中难免会有氨气泄漏出去，造成环境污染；而且在浸渍过程中Pd、Cu的迁移速率不同，容易造成整体式催化剂Pd、Cu分散不均匀，导致活性下降。文献或专利中公开的PdCu粉末催化剂也多以氨水作为溶剂制备而得，在制备过程中都或多或少的存在氨气泄漏的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本专利首次公开一种利用水作为溶剂进行PdCu整体式催化剂制备的新方法。本发明首次采用水作为PdCl₂-CuCl₂活性组分溶剂，待PdCl₂、CuCl₂完全溶解后，采用过量浸渍法将PdCl₂-CuCl₂担载到涂敷有活性氧化铝的堇青石蜂窝陶瓷上，制备整体式PdCu催化剂。本发明避免了在制备过程中造成环境污染的可能性，改善了PdCl₂、CuCl₂在整体式催化剂上的分布不均的状况。本发明技术未在相关文献和专利中报道过。

一种钯铜整体式催化剂的制备方法，其特征在于，采用水作为氯化钯（PdCl₂）和氯化铜（CuCl₂）溶剂，采用过量浸渍法进行担载，所述方法包括以下步骤：

第一步，将一定量的PdCl₂和CuCl₂溶于一定量的去离子水中，磁力搅拌至完全溶解；

第二步，将具有活性涂层的堇青石蜂窝陶瓷载体浸渍与上述溶液中，浸渍12h后取出，将多余溶液吹出，室温下静置数小时；

第三步，将上述整体式钯铜催化剂，置于50℃鼓风干燥箱中，烘干；

第四步，烘干后的整体式钯铜催化剂，放置于马弗炉中焙烧，焙烧温度为300-500℃，焙烧时间为4h，升温速率为2℃/min。

第一步中所述Pd与Cu摩尔比为3:1-1:15；Pd与Cl摩尔比大于1:10，Pd含量低时通过滴加浓盐酸实现；第二步中所述Pd理论担载量为1.25g/L，PdCl₂-CuCl₂溶液与蜂窝陶瓷载体的体积比为4:5。

本发明具有以下优点：

（1）使用水作为溶剂，避免制备过程中引起的环境污染。

（2）采用过量浸渍法，活性组分分布均匀，催化剂活性高。

（3）原材料易得，成本低，制备简单，重复性好。

具体实施方式

下面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：

称取1.04gPdCl₂和3.33gCuCl₂于400mL水中，磁力搅拌至溶解。将涂敷有活性氧化铝的堇青石载体（10cm*10cm*5cm）浸渍于上述溶液中，12h后取出，将多余溶液吹出，室温下静置数小时，50℃烘干，300℃焙烧4h，备用。Pd理论担载量为1.25g/L，Pd与Cu摩尔比为1:3。

催化剂评价：原料气组分为，CO8-10ppm；体积空速为10000h^-1；反应温度30℃。利用一氧化碳分析仪（Thermo，Model48i）进行产物分析，仪器的最低检测限为0.04ppm。

测试结果，在10000h^-1体积空速下，所得整体式催化剂对CO的初始净化率为78%，24h后活性无明显降低。

实施例2：

称取1.04gPdCl₂和3.33gCuCl₂于400mL水中，磁力搅拌至溶解。将涂敷有活性氧化铝的堇青石载体（10cm*10cm*5cm）浸渍于上述溶液中，12h后取出，将多余溶液吹出，室温下静置数小时，50℃烘干，200℃焙烧4h，备用。Pd理论担载量为1.25g/L，Pd与Cu摩尔比为1:3。

催化剂评价同实施例1，测试结果，在10000h^-1体积空速下，所得整体式催化剂对CO的初始净化率为65%，24h后活性降低10%。

实施例3：

称取1.04gPdCl₂和3.33gCuCl₂于400mL水中，磁力搅拌至溶解。将涂敷有活性氧化铝的堇青石载体（10cm*10cm*5cm）浸渍于上述溶液中，12h后取出，将多余溶液吹出，室温下静置数小时，50℃烘干，400℃焙烧4h，备用。Pd理论担载量为1.25g/L，Pd与Cu摩尔比为1:3。

催化剂评价同实施例1，测试结果，在10000h^-1体积空速下，所得整体式催化剂对CO的初始净化率为70%，24h后活性降低10%。

实施例4：

称取1.04gPdCl₂和0.37gCuCl₂于400mL水中，滴加浓盐酸数滴，磁力搅拌至溶解。将涂敷有活性氧化铝的堇青石载体（10cm*10cm*5cm）浸渍于上述溶液中，12h后取出，将多余溶液吹出，室温下静置数小时，50℃烘干，300℃焙烧4h，备用。Pd理论担载量为1.25g/L，Pd与Cu摩尔比为3:1。

催化剂评价同实施例1，测试结果，在10000h^-1体积空速下，所得整体式催化剂对CO的初始净化率为75%，24h后活性无明显降低。

实施例5：

称取1.04gPdCl₂和16.65gCuCl₂于400mL水中，磁力搅拌至溶解。将涂敷有活性氧化铝的堇青石载体（10cm*10cm*5cm）浸渍于上述溶液中，12h后取出，将多余溶液吹出，室温下静置数小时，50℃烘干，300℃焙烧4h，备用。Pd理论担载量为1.25g/L，Pd与Cu摩尔比为1:15。

催化剂评价同实施例1，测试结果，在10000h^-1体积空速下，所得整体式催化剂对CO的初始净化率为73%，24h后活性无明显降低。

Claims

1.一种钯铜整体式催化剂的制备方法，其特征在于，采用水作为氯化钯（PdCl₂）和氯化铜（CuCl₂）溶剂，采用过量浸渍法进行担载，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述一种钯铜整体式催化剂的制备方法，其特征在于，第一步中所述Pd与Cu摩尔比为3:1-1:15；Pd与Cl摩尔比大于1:10，Pd含量低时通过滴加浓盐酸实现；第二步中所述Pd理论担载量为1.25g/L，PdCl₂-CuCl₂溶液与蜂窝陶瓷载体的体积比为4:5。