专利名称：一种低温co催化氧化催化剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种可在低温条件下使CO催化氧化消除的催化剂及其制备方法。
二背景技术：
CO是一种易燃、易爆、有毒气体污染物，其固定排放是化石燃料燃烧、
化学工业久未解决的问题。另外，随着现代交通运输业的迅猛发展，以汽油或 柴油为燃料驱动的车辆造成的尾气污染日趋加重。据有关资料统计，汽车排气
对城市的空气污染占各种污染源总量的一半以上，其中co是汽车尾气中有害 物质浓度最高的一种成分，城市中co大多来自于汽车排气。基于环境污染的 日益严重性和环境保护的日益重要性，co污染所引起的一系列环境问题己成 为我国及世界各国的工作重点之一，因此，如何实现co在较低温度下的消除
已成为研究的热点。此外，CO的低温消除还具有很广泛的实际用途，如① 载人的封闭体系，如飞机、潜艇、航天器舱内微量CO的消除；②气体防毒 面具，用于煤矿开采和火灾事故等产生CO的场合；③香烟烟雾中微量CO的
消除；④有机废弃物焚烧过程中产生CO的消除；⑤气体净化，如从空气中 分离出的氮气、氧气中微量CO的消除；⑥C02气体激光器中微量CO的消除；
⑦一氧化碳选择性检测敏感材料等。在众多的消除方法中，催化氧化法因其 操作温度低、燃烧效能高、环境友好等特点被认为是最有效的一种途径。
催化氧化法是指在催化剂的作用下使co与空气中的氧(o2)反应生成
co2。迄今为止，CO催化氧化使用较多且效果较好的是金、铂、钯等贵金属
催化剂。其中金以其独特的性质很早就被人们广泛地应用于生产生活的多个领
域，但由于金的化学性质不活泼，而被认为不适合用做催化材料；金的瑢点 (1063°C)远低于Pd (1550°C)和Pt (1769°C)，也使人们认为金作为催化剂 远不如其它贵金属。但自从1987年Haruta (US 4698324)用共沉淀法等方法 制备高分散担载金催化剂对CO有良好的低温催化氧化活性以来，金催化剂开 始受到人们的广泛关注。
在近些年的专利文献中，可以发现有关于金催化剂上CO催化氧化消除的 实例。如专利CN1326811公开了一种用于CO低温催化氧化的负载型金催化 剂；专利CN1375356公开了一种低温条件下处理CO的催化剂Au(a)Pt(b)Pd(c)Ni(d)Co(e)Fe(f)Cu(g)Zn(h)O(i);专利CN1401429介绍了一种多 功能金催化剂，该催化剂在含氧气氛中能在76—12(TC消除氢气和一氧化碳。 综合专利文献资料可以看出，金催化剂的制备方法多限于常规共沉淀或沉积一 沉淀等方法，且其载体通常为简单的金属氧化物载体。
三
发明内容
本发明的目的在于提供一种可在低温条件下催化氧化消除C0的双分子筛 负载型催化剂及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下
一种低温催化氧化消除空气中少量一氧化碳催化剂，活性组分为金，载体 选自NaZSM-5、 MCM-41、 NaY、 13X、 5A五种分子筛中任两种任意质量比 例的混合物，催化剂中载体的重量为活性组分的50 — 500倍。
上述的催化剂的制备方法采用室温液相还原一负载法，其制备过程是将 氯化金或氯金酸水溶液与硝基甲烷的混合液调成碱性，然后加入活性组分重量 50—500倍的载体，搅拌，过滤，洗涤，而后将滤饼在100—20(TC焙烧2-4小 时，冷却至室温后粉碎至60-90目。
在上述催化剂制备过程中，氯化金或氯金酸水溶液的浓度范围为4.0X 10—5克/毫升至4. OX 10—4克/毫升。
在上述催化剂制备过程中，调碱性的方法为在混合液中加入氢氧化钠或氢 氧化钾或碳酸钠或碳酸钾固体。
在上述催化剂制备过程中氯化金或氯金酸水溶液与硝基甲烷可以任意质 量比例混合。
与已有的CO消除催化剂及其制备方法相比，本发明具有的实质性特点是:
1 .该催化剂制备过程简单且条件温和，不需经高温焙烧和高温还原就可 以直接使用。
2. 该催化剂低温活性高，实现了室温条件下CO的催化氧化消除。
3. 催化剂在使用前无需高温焙烧或高温预还原处理，充分降低能耗。
4. 催化剂中活性组分在载体上的颗粒尺寸小为2—40纳米，且分布均匀。
四具体实施方式
为进一步阐述本发明，特提供以下实例，本发明的实施方式并不限于下述 实施例1:
将4. 0X 10—5克/毫升的氯化金水溶液200毫升与20毫升的硝基甲垸混合， 用氢氧化钠固体粉末调pH值为12，然后向体系中加入金重量50倍的NaZSM-5 和NaY，其中NaZSM-5和NaY的重量比为9: 1，搅拌，过滤，洗涤，然后 将滤饼在IO(TC焙烧3小时，冷却至室温后粉碎至60目，得催化剂catl。
在原料气组成为CO: 0.01%、 02: 1.0%、 N2平衡(体积百分比)，气体 体积空速为5.0X 103 h",ml/g-催化剂的情况下，使用催化剂catl在45。C时达 到尾气中残余CO量小于50ppm。 实施例2:
将4. 0X 10-4克/毫升的氯化金水溶液20毫升与20毫升的硝基甲烷混合， 用氢氧化钠固体粉末调pH值为12，然后向体系中加入金重量50倍的NaZSM-5 和NaY (其中NaZSM-5和NaY的重量比为9: 1)，搅拌，过滤，洗涤，然后 将滤饼在20(TC焙烧2小时，冷却至室温后粉碎至80目，得催化剂cat2。
在原料气组成为CO: 0.01%、 02: 1.0%、 N2平衡(体积百分比)，气体 体积空速为5.0X 104 h".ml/g-催化剂的情况下，使用催化剂cat2在5(TC时达 到尾气中残余C0量小于50ppm。 实施例3:
将2. 0X ]0—4克/毫升的氯化金水溶液200毫升与40毫升的硝基甲垸混合， 用氢氧化钾固体粉末调pH值为10，然后向体系中加入金重量100倍的 NaZSM-5和13X (其中NaZSM-5和13X的重量比为2: 8)，搅拌，过滤，洗 涤，然后将滤饼在15(TC焙烧3小时，冷却至室温后粉碎至90目，得催化剂 cat3。
在原料气组成为CO: 0.9%、 02: 2.0%、 N2平衡(体积百分比)，气体体 积空速为1.0X 104 h人ml/g-催化剂的情况下，使用催化剂cat3在4(TC时达到 尾气中残余C0量小于50ppm。 实施例4:将4. 0 X l(T4克/毫升的氯化金水溶液200毫升与50毫升的硝基甲烷混合， 用碳酸钾固体粉末调pH值为8，然后向体系中加入金重量500倍的NaZSM-5 和13X (其中NaZSM-5和13X的重量比为2: 8)，搅拌，过滤，洗涤，然后 将滤饼在15(TC焙烧4小时，冷却至室温后粉碎至80目，得催化剂cat4。
在原料气组成为CO: 5%、 02: 5.0%、 N2平衡(体积百分比)，气体体积 空速为l.OX 104 h人ml/g-催化剂的情况下，使用催化剂cat4在2(TC时达到尾 气中残余CO量小于50ppm。
权利要求
1. 一种低温CO催化氧化催化剂及其制备方法，包括活性成分和载体，其特征在于活性组分为金，载体为NaZSM-5、MCM-41、NaY、13X、5A分子筛中任两种任意质量比例的混合物，催化剂中载体的重量为活性组分的50—500倍。
2. —种制备权利要求1所述催化剂的方法，其特征在于所述的制备采用室温液相还原一负载法，其包括以下步骤a、 将氯化金或氯金酸水溶液与硝基甲烷的混合液调成碱性，b、 加入活性组分重量50—500倍的载体，搅拌，过滤，洗涤，c、 将滤饼在100—20(TC焙烧2-4小时，冷却至室温后粉碎至60-90目。
3. 按权利要求2所述的催化剂制备方法，其特征在于上述催化剂制备过程 中氯化金或氯金酸水溶液的浓度范围为4.0X1(T5克/毫升至4.0X10—4克/毫升。
4. 按权利要求2所述的催化剂制备方法，其特征在于上述催化剂制备过程 中调碱性的方法为在混合液中加入氢氧化钠或氢氧化钾或碳酸钠或碳酸钾固体。
5. 按权利要求2所述的催化剂制备方法，其特征在于上述催化剂制备过程 中氯化金或氯金酸水溶液与硝基甲烷可以任意质量比例混合。
全文摘要
本发明是一种可用于CO低温催化氧化的双分子筛负载型催化剂及其制备方法。本发明中催化剂的活性组分为金，载体为NaZSM-5、MCM-41、NaY、13X、5A分子筛中任两种任意质量比例的混合物，催化剂中载体的重量为活性组分的50-500倍。该催化剂利用室温液相还原—负载法制备，该方法制备过程简单且反应条件温和，所制备的催化剂具有颗粒尺寸均匀和低温活性高等特点。
文档编号B01J37/16GK101530796SQ20091002049
公开日2009年9月16日 申请日期2009年4月11日 优先权日2009年4月11日
发明者毕玉水 申请人:泰山医学院