CN118217977A - 一种抗水抗硫Pt/CeO2型CO氧化催化剂制作方法及催化剂 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种抗水抗硫Pt/CeO2型CO氧化催化剂制作方法及催化剂。所述抗水抗硫Pt/CeO2型CO氧化催化剂制作方法包括：制备Pt/CeO2；通过碳材料修饰Pt/CeO2，从而得到抗水抗硫Pt/CeO2型CO氧化催化剂；其中，所述碳材料为木质素磺酸钠。本申请的抗水抗硫Pt/CeO2型CO氧化催化剂制作方法中，CeO2经过氨水长时间处理，便于表面羟基化，利于Pt在催化剂表面的分散；通过木质素磺酸钠作为碳源包裹Pt/CeO2，在表面形成多孔碳结构，可以有效得减少H2O和SO2的吸附；加入的Ni和Fe在分解后会进入到多孔碳和催化剂表面上，可以大幅度提升CO的吸附力，避免因多孔碳覆盖导致CO吸附减少。
Description
技术领域
本申请涉及氧化催化剂技术领域，具体涉及一种抗水抗硫Pt/CeO2型CO氧化催化剂制作方法以及抗水抗硫Pt/CeO2型CO氧化催化剂。
背景技术
在当今的工业活动中，钢铁行业是主要的二氧化碳(CO2)和一氧化碳(CO)排放源之一。这些排放物对环境造成严重污染，成为全球性的环境问题。因此，寻找有效的方法以减少这些污染物的排放成为当务之急。催化燃烧作为一种有效的净化技术，不仅可以显著降低CO排放量，还能在CO氧化过程中释放大量热能，为环保和能源回收提供了新的可能性。
在众多催化剂中，Pt/CeO2型催化剂因其在低温条件下对CO氧化的高效性能而备受关注。然而，这种催化剂在实际应用中面临着一个重大挑战：钢铁烟气的复杂性，特别是在含有H2O和SO2的环境中，Pt/CeO2型催化剂会迅速失活，大幅降低其催化效率。因此，为了适应钢铁行业的实际需求，开发一种具有抗水性和抗硫性的Pt/CeO2型催化剂显得尤为重要。这种新型催化剂不仅需要保持优异的低温CO氧化性能，还应具备在复杂工业排放环境中的稳定性和长效性。
综上所述，本专利旨在开发一种新型的抗水抗硫Pt/CeO2催化剂，以解决钢铁行业CO排放和催化剂快速失活的问题，从而为环境保护和能源回收提供一种新的有效途径。
因此，希望有一种技术方案来解决或至少减轻现有技术的上述不足。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗水抗硫Pt/CeO2型CO氧化催化剂制作方法来至少解决上述的一个技术问题。
本发明的一个方面，提供一种抗水抗硫Pt/CeO2型CO氧化催化剂制作方法，所述抗水抗硫Pt/CeO2型CO氧化催化剂制作方法包括：
制备Pt/CeO2；
通过碳材料修饰Pt/CeO2，从而得到抗水抗硫Pt/CeO2型CO氧化催化剂；其中，所述碳材料为木质素磺酸钠。
可选地，所述制备Pt/CeO2包括：
将CeO2载体称量第一质量份数，在搅拌的条件下分散到去离子水中，加入氨水调节至第一预设PH范围之后表面碱处理第一预设时间，从而获取第一浆料；
称取硝酸铂溶液，按照Pt质量份数1％，加入到第一浆料中，搅拌第二预设时间后置于烘箱中烘干成第一粉末；
将第一粉末研成细粉后在空气氛围下以第二温度煅烧从而得到Pt/CeO2。
可选地，所述通过碳材料修饰Pt/CeO2，从而得到碳材料修饰抗水抗硫Pt/CeO2型CO氧化催化剂包括：
称取木质素磺酸钠溶解到去离子水中，然后在溶液中加入金属盐类从而获取第一溶液；
将制备的Pt/CeO2在搅拌的条件下加入到第一溶液中搅拌第三预设时间后进行烘干形成第二粉末；
将第二粉末研成细粉后在N2保护下煅烧第四预设时间，得到碳材料修饰抗水抗硫Pt/CeO2型CO氧化催化剂。
可选地，所述木质素磺酸钠质量份数为5-10％，金属盐类占比为0.25-0.5％，金属盐类为可溶性的Ni盐或Fe盐。
可选地，所述第一质量份数为99％；
所述第一预设PH范围为9至10；
第一预设时间为10h；
第二预设时间为4h；
第二温度为700℃。
可选地，所述第三预设时间为4h；
所述第四预设时间为5h。
本申请还提供了一种抗水抗硫Pt/CeO2型CO氧化催化剂，所述抗水抗硫Pt/CeO2型CO氧化催化剂通过如上所述的抗水抗硫Pt/CeO2型CO氧化催化剂制作方法制备而成。
有益效果
本申请的抗水抗硫Pt/CeO2型CO氧化催化剂制作方法中，CeO2经过氨水长时间处理，便于表面羟基化，利于Pt在催化剂表面的分散；通过木质素磺酸钠作为碳源包裹Pt/CeO2，在表面形成多孔碳结构，可以有效得减少H2O和SO2的吸附；加入的Ni和Fe在分解后会进入到多孔碳和催化剂表面上，可以大幅度提升CO的吸附力，避免因多孔碳覆盖导致CO吸附减少。
附图说明
图1是本申请一实施例提供的抗水抗硫Pt/CeO2型CO氧化催化剂制作方法的流程示意图。
图2为本申请四种实施例的活性数据示意图。
图3为本申请三种实施例的抗性实验示意图。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。
图1是本申请一实施例提供的抗水抗硫Pt/CeO2型CO氧化催化剂制作方法的流程示意图。
如图1所示的抗水抗硫Pt/CeO2型CO氧化催化剂制作方法包括：
制备Pt/CeO2；
通过碳材料修饰Pt/CeO2，从而得到抗水抗硫Pt/CeO2型CO氧化催化剂；其中，所述碳材料为木质素磺酸钠。
在本实施例中，所述制备Pt/CeO2包括：
将CeO2载体称量第一质量份数，在搅拌的条件下分散到去离子水中，加入氨水调节至第一预设PH范围之后表面碱处理第一预设时间，从而获取第一浆料；
称取硝酸铂溶液，按照Pt质量份数1％，加入到第一浆料中，搅拌第二预设时间后置于烘箱中烘干成第一粉末；
将第一粉末研成细粉后在空气氛围下以第二温度煅烧从而得到Pt/CeO2。
在本实施例中，所述通过碳材料修饰Pt/CeO2，从而得到碳材料修饰抗水抗硫Pt/CeO2型CO氧化催化剂包括：
称取木质素磺酸钠溶解到去离子水中，然后在溶液中加入金属盐类从而获取第一溶液；
将制备的Pt/CeO2在搅拌的条件下加入到第一溶液中搅拌第三预设时间后进行烘干形成第二粉末；
将第二粉末研成细粉后在N2保护下煅烧第四预设时间，得到碳材料修饰抗水抗硫Pt/CeO2型CO氧化催化剂。
在本实施例中，所述木质素磺酸钠质量份数为5-10％，金属盐类占比为0.25-0.5％，金属盐类为可溶性的Ni盐或Fe盐。
在本实施例中，所述第一质量份数为99％；
所述第一预设PH范围为9至10；
第一预设时间为10h；
第二预设时间为4h；
第二温度为700℃。
在本实施例中，所述第三预设时间为4h；
所述第四预设时间为5h。
本申请还提供了一种抗水抗硫Pt/CeO2型CO氧化催化剂，其特征在于，所述抗水抗硫Pt/CeO2型CO氧化催化剂通过如上所述的抗水抗硫Pt/CeO2型CO氧化催化剂制作方法制备而成。
下面以举例的方式对本申请进行进一步详细阐述，可以理解的是，该举例并不构成对本申请的任何限制。
一种碳材料修饰抗水抗硫Pt/CeO2型CO氧化催化剂的制备方法，其包含以下步骤：
1.制备方法分为两大步骤，第一步制备Pt/CeO2，第二步碳材料修饰Pt/CeO2。
2.第一步中Pt/CeO2制备过程如下：
a)将CeO2载体称量质量份数99％，在搅拌的条件下分散到去离子水中，固含量为25％，加入氨水调节pH为10左右，表面碱处理10h；
b)称取硝酸铂溶液，按照Pt质量份数1％，加入到上述浆料中，整个反应釜置于80℃水浴中，搅拌4h；
c)将反应釜置于烘箱中，120℃烘干至粉末；
d)将粉末研成细粉后置于马弗炉中，在空气氛围下700℃煅烧3h，得到Pt/CeO2。
3.第二步中，碳材料修饰Pt/CeO2制备方法如下：
a)称取木质素磺酸钠溶解到去离子水中，然后在溶液中加入金属盐类；
b)将制备的Pt/CeO2在搅拌的条件下加入到上述溶液中，整个反应釜置于80℃水浴中，搅拌4h；
c)将反应釜置于烘箱中，120℃烘干至粉末；
d)将粉末研成细粉后置于马弗炉中，在N2保护下，在700℃煅烧5h，得到碳材料修饰抗水抗硫Pt/CeO2型CO氧化催化剂。
3.进一步的，木质素磺酸钠质量份数为5-10％，金属盐类占比为0.25-0.5％，金属盐类为可溶性的Ni、Fe盐。
这种催化剂的特点在于，CeO2经过氨水长时间处理，便于表面羟基化，利于Pt在催化剂表面的分散；通过木质素磺酸钠作为碳源包裹Pt/CeO2，在表面形成多孔碳结构，可以有效得减少H2O和SO2的吸附；加入的Ni和Fe在分解后会进入到多孔碳和催化剂表面上，可以大幅度提升CO的吸附力，避免因多孔碳覆盖导致CO吸附减少。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
本发明的催化剂在300,000h-1的条件下，140-150℃可以达到CO转化率100％，并且在200℃，SO2 30ppm，H2O 15％的条件下稳定运行。
实施例1
称取9.9g CeO2载体置于去离子水中，固含量在25％，在搅拌的条件下加入氨水，调节pH，浸渍10h。再称按照Pt总量0.1g称取硝酸铂溶液，加入到上述浆料中，整个反应釜置于80℃水浴中，搅拌4h；将反应釜置于烘箱中，120℃烘干至粉末；将粉末研成细粉后置于马弗炉中，在空气氛围下700℃煅烧3h，得到Pt/CeO2。
称取木质酸钠0.5g和0.025g硝酸镍溶解到去离子水中；称取9.475g制备的Pt/CeO2加入到上述溶液中，整个反应釜置于80℃水浴中，搅拌4h。将反应釜置于烘箱中，120℃烘干至粉末。将粉末研成细粉后置于马弗炉中，在N2保护下，在700℃煅烧5h，得到碳材料修饰抗水抗硫Pt/CeO2型CO氧化催化剂。
实施例2
称取9.9g CeO2载体置于去离子水中，固含量在25％，在搅拌的条件下加入氨水，调节pH，浸渍10h。再称按照Pt总量0.1g称取硝酸铂溶液，加入到上述浆料中，整个反应釜置于80℃水浴中，搅拌4h；将反应釜置于烘箱中，120℃烘干至粉末；将粉末研成细粉后置于马弗炉中，在空气氛围下700℃煅烧3h，得到Pt/CeO2。
称取木质酸钠0.5g和0.025g硝酸铁溶解到去离子水中；称取9.475g制备的Pt/CeO2加入到上述溶液中，整个反应釜置于80℃水浴中，搅拌4h。将反应釜置于烘箱中，120℃烘干至粉末。将粉末研成细粉后置于马弗炉中，在N2保护下，在700℃煅烧5h，得到碳材料修饰抗水抗硫Pt/CeO2型CO氧化催化剂。
实施例3
称取9.9g CeO2载体置于去离子水中，固含量在25％，在搅拌的条件下加入氨水，调节pH，浸渍10h。再称按照Pt总量0.1g称取硝酸铂溶液，加入到上述浆料中，整个反应釜置于80℃水浴中，搅拌4h；将反应釜置于烘箱中，120℃烘干至粉末；a)将粉末研成细粉后置于马弗炉中，在空气氛围下700℃煅烧3h，得到Pt/CeO2。
称取木质酸钠1g和0.05g硝酸铁溶解到去离子水中；称取8.95g制备的Pt/CeO2加入到上述溶液中，整个反应釜置于80℃水浴中，搅拌4h。将反应釜置于烘箱中，120℃烘干至粉末。将粉末研成细粉后置于马弗炉中，在N2保护下，在700℃煅烧5h，得到碳材料修饰抗水抗硫Pt/CeO2型CO氧化催化剂。
对比例
称取9.9g CeO2载体置于去离子水中，固含量在25％，在搅拌的条件下加入氨水，调节pH，浸渍10h。再称按照Pt总量0.1g称取硝酸铂溶液，加入到上述浆料中，整个反应釜置于80℃水浴中，搅拌4h；将反应釜置于烘箱中，120℃烘干至粉末；a)将粉末研成细粉后置于马弗炉中，在空气氛围下700℃煅烧3h，得到Pt/CeO2。不进行任何处理。
参见图2，图2为四种实施例活性数据图，测试条件：200,000h-1，CO 8000ppm，O220％，N2平衡气。
参见图3，图3为三种实施例的抗性实验，测试条件：200,000h-1，CO 8000ppm，SO230ppm，H2O 15％，O220％，N2平衡气。
此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤。装置权利要求中陈述的多个单元、模块或装置也可以由一个单元或总装置通过软件或硬件来实现。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (7)
1.一种抗水抗硫Pt/CeO2型CO氧化催化剂制作方法，其特征在于，所述抗水抗硫Pt/CeO2型CO氧化催化剂制作方法包括：
制备Pt/CeO2；
通过碳材料修饰Pt/CeO2，从而得到抗水抗硫Pt/CeO2型CO氧化催化剂；其中，所述碳材料为木质素磺酸钠。
2.如权利要求1所述的抗水抗硫Pt/CeO2型CO氧化催化剂制作方法，其特征在于，所述制备Pt/CeO2包括：
将CeO2载体称量第一质量份数，在搅拌的条件下分散到去离子水中，加入氨水调节至第一预设PH范围之后表面碱处理第一预设时间，从而获取第一浆料；
称取硝酸铂溶液，按照Pt质量份数1％，加入到第一浆料中，搅拌第二预设时间后置于烘箱中烘干成第一粉末；
将第一粉末研成细粉后在空气氛围下以第二温度煅烧从而得到Pt/CeO2。
3.如权利要求2所述的抗水抗硫Pt/CeO2型CO氧化催化剂制作方法，其特征在于，所述通过碳材料修饰Pt/CeO2，从而得到碳材料修饰抗水抗硫Pt/CeO2型CO氧化催化剂包括：
称取木质素磺酸钠溶解到去离子水中，然后在溶液中加入金属盐类从而获取第一溶液；
将制备的Pt/CeO2在搅拌的条件下加入到第一溶液中搅拌第三预设时间后进行烘干形成第二粉末；
将第二粉末研成细粉后在N2保护下煅烧第四预设时间，得到碳材料修饰抗水抗硫Pt/CeO2型CO氧化催化剂。
4.如权利要求3所述的抗水抗硫Pt/CeO2型CO氧化催化剂制作方法，其特征在于，所述木质素磺酸钠质量份数为5-10％，金属盐类占比为0.25-0.5％，金属盐类为可溶性的Ni盐或Fe盐。
5.如权利要求4所述的抗水抗硫Pt/CeO2型CO氧化催化剂制作方法，其特征在于，所述第一质量份数为99％；
所述第一预设PH范围为9至10；
第一预设时间为10h；
第二预设时间为4h；
第二温度为700℃。
6.如权利要求5所述的抗水抗硫Pt/CeO2型CO氧化催化剂制作方法，其特征在于，所述第三预设时间为4h；
所述第四预设时间为5h。
7.一种抗水抗硫Pt/CeO2型CO氧化催化剂，其特征在于，所述抗水抗硫Pt/CeO2型CO氧化催化剂通过如权利要求1至6中任意一项所述的抗水抗硫Pt/CeO2型CO氧化催化剂制作方法制备而成。
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