说明催化剂对氚的催化氧化效果。
[0048] 其中，原气流速为200mL/min，原气中氢浓度为3000ppm，催化剂用量为300mg。本实 施例Pt/Ce02-Zr02催化剂与对比例Pt/Al2〇3催化剂不同温度下在贫氧(惰性)气氛下对氢的 催化氧化效率结果如下表1所示：
[0049] 表1本实施例催化剂与Pt/Al203催化剂对氢的催化氧化效率结果
[0052]从上表1可以看出，使用本实施例Pt/Ce02-Zr02作为催化剂，氢的转化率在190°C (载体开始还原的温度)时超过了同样条件下对比例Pt/Al203催化剂的转化率；当温度达到 210°C时本实施例催化剂对氢的催化转化率能达到100%，并能保持一段时间，直到载体能 提供的氧耗尽。表1测试结果表明本实施例制备的Pt/Ce0 2-Zr02催化剂确实能在200°C左右 释放氧，可以用于惰性(或贫氧)气氛下除氢。氚为氢的同位素，在被催化氧化特性上能达到 同等的效果，即本发明催化剂也能实现惰性(或贫氧)气氛下除氚。
[0053] 实施例2
[0054]将实施例1制备的催化剂按照本发明制备工艺方法涂覆在堇青石蜂窝陶瓷基体上 制备成蜂窝状结构的Pt/Ce〇2-Zr〇2_HC催化剂，具体制备过程如下：
[0055] 1)、将作为催化剂基体的堇青石蜂窝陶瓷切割成Φ8_Χ20_的尺寸，放入浓度为 8%的硝酸溶液中浸泡22h，用去离子水清洗并置于真空干燥箱内在120°C温度下烘干3h;
[0056] 2)、将实施例1制备的Pt/Ce02-Zr02催化剂粉末与去离子水混合，并在高能球磨机 中球磨12h制成浆液；
[0057] 3)、将烘干后的催化剂基体与浆液一起加入到超声波清洗器中，并在超声振荡条 件对基体进行涂覆，然后将基体取出在120°C温度下烘干1.5h，并于500°C温度下焙烧2h;
[0058] 4)、反复步骤3)的涂覆过程，直至涂覆量(即催化剂基体增重)为12%，即得本发明 多功能除氣催化剂。
[0059] 为了验证本实施例催化剂在空气除氚(大流量、大空速条件）中应用的可行性，在 氧气充足的情况下测试本实施例制备的Pt/Ce0 2-Zr02_HC催化剂对氢的催化氧化效率，其测 试结果如下表2所示。由于氚具有放射性，且氚的催化氧化效果不好模拟，氢为氚的同位素， 在催化氧化过程中其同位素效应很小，与氚具有同等的被催化氧化性，即催化剂对氢的去 除效果能很好地反应催化剂对氚的去除效果，所以本实施例采用催化剂对氢的催化氧化效 果来说明催化剂对氚的催化氧化效果。
[0060] 表2本实施例Pt/Ce〇2-Zr〇2-HC催化剂对氢的催化氧化效率结果
[0061]
[0062] 由表2可以看出，在氧气充足的条件下本实施例制备的催化剂在室温条件下就能 够对氢进行催化氧化，无需预热，即使空速高达300001^仍能保持100%的氢转化率。结果表 明该催化剂在保证催化效率的前提下可以大幅提高气体处理能力，可以用于空气除氢。氚 为氢的同位素，在被催化氧化特性上能达到同等的效果，即本发明催化剂也能空气气氛下 氣的去除。
[0063] 为了验证本实施例催化剂在贫氧(惰性)气氛下除氚应用的可行性，在氧气不足情 况下测试本实施例制备的Pt/Ce02-Zr0 2-HC催化剂对氢的催化氧化效率，其测试结果如下表 3所示。
[0064]表3本实施例Pt/Ce02-Zr02-HC催化剂在贫氧(惰性)气氛下对氢的催化氧化效率结 果
[0066] 测试前先将催化反应器预热到155°C再通气体，从上表测试结果可以看出，155°C 左右氢的转化率能达到100%，直到催化剂载体能提供的氧完全消耗，且本实施例对氢的催 化效率达到100 %时温度为155°C，比实施例1中氢的催化效率达到100 %的温度(210°C)要 低，表明将Pt/Ce02-Zr02负载在规整的基体上更有利于载体中的氧的释放。表3数据显示，本 实施例制备的催化剂在贫氧(惰性)气氛下可以实现氢的去除。氚为氢的同位素，在被催化 氧化特性上能达到同等的效果，即本发明催化剂也能实现在贫氧(惰性)气氛下氚的去除。
[0067] 实施例1及实施例2分别验证了本发明所制备粉末催化剂及蜂窝状催化剂在惰性 气氛除氚和空气除氚中的应用可行性，说明本发明制备工艺方法制备的多功能除氚催化剂 兼具在惰性气氛除氚和空气除氚的能力，大大简化涉氚装置的除氚系统的设计。
[0068] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种多功能除氚催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 1) 将Ce(N〇3)3 · 6H20和ZrO(N〇3)2 · H20溶于去离子水中，配成前驱体金属盐溶液； 2) 将柠檬酸溶于去离子水中配成溶液，将前驱体金属盐溶液置于35~45°C的水浴中加 热并持续搅拌1~3h，同时将柠檬酸溶液缓慢滴加到金属盐溶液中； 3) 将加热后的混合液在70~85°C的水浴中蒸发成湿凝胶，然后经干燥成干凝胶，最后 经焙烧后制成催化剂载体Ce02-Zr0 2粉末； 4) 将Ce02-Zr02粉末浸入H2PtCl6 · 6H20溶液中，置于35~45°C水浴中搅拌25~35min，升 高温度至70~85°C缓慢蒸干溶剂，然后经干燥、焙烧后制成Pt/Ce0 2-Zr02催化剂粉末； 5) 将作为催化剂基体的蜂窝陶瓷在稀硝酸溶液中浸泡20~24h，然后取出清洗、烘干； 6) 将Pt/Ce02-Zr02催化剂粉末加水并研磨10~14h制成浆液； 7) 将烘干后的催化剂基体浸入浆液中，超声振荡下对基体进行涂覆、烘干、焙烧； 8) 重复步骤7)，直至催化剂基体增重10~20%，即得本发明多功能除氚催化剂。2. 如权利要求1所述一种多功能除氚催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述 〇6(勵3)3*6!12〇和21'0(腸3)2*112〇的摩尔比为7:3，所述前驱体金属盐溶液中总金属离子浓 度为0. lmol/L。3. 如权利要求1所述一种多功能除氚催化剂的制备方法，其特征在于，所述柠檬酸与金 属盐溶液中金属离子的摩尔比为2~5:1。4. 如权利要求1所述一种多功能除氚催化剂的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述 干燥温度为11 〇~130°C，时间为1~3h;所述焙烧温度为480~520°C，时间为1~3h。5. 如权利要求1所述一种多功能除氚催化剂的制备方法，其特征在于，步骤4)中，按Pt 负载量为1%将Ce02-Zr02粉末浸入H2PtCl6 · 6H20溶液。6. 如权利要求1所述一种多功能除氚催化剂的制备方法，其特征在于，步骤4)中，所述 干燥温度为11 〇~130°C，时间为1~3h;所述焙烧温度为480~520°C，时间为1~3h。7. 如权利要求1所述一种多功能除氚催化剂的制备方法，其特征在于，步骤5)中，所述 稀硝酸溶液的浓度为5 %~10 %，所述烘干温度为110~130°C，时间为1~3h。8. 如权利要求1所述一种多功能除氚催化剂的制备方法，其特征在于，步骤7)中，所述 烘干温度为11 〇~130°C，时间为1~3h;所述焙烧温度为480~520°C，时间为1~3h。9. 如权利要求1所述一种多功能除氚催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 1) 将〇60〇3)3.6!12〇和2抑(勵3) 2.!12〇按摩尔比为7:3溶于去离子水中，配成总金属离 子浓度为〇. lmol/L的前驱体金属盐溶液； 2) 将柠檬酸溶于去离子水中配成溶液，将前驱体金属盐溶液置于40°C的水浴中加热并 持续搅拌2h，同时将柠檬酸溶液缓慢滴加到金属盐溶液中（其中，柠檬酸与金属离子的摩尔 比为3:1); 3) 将加热后的混合液在80°C的水浴中蒸发成湿凝胶，将湿凝胶置于120°C的烘箱中干 燥成干凝胶，最后将干凝胶置于500°C的马弗炉中焙烧制成催化剂载体Ce0 2-Zr02粉末； 4) 按Pt负载量为1%将Ce02-Zr02粉末浸入H2PtCl6 · 6H20溶液，置于40°C水浴中搅拌 30min后升高温度至80°C缓慢蒸干溶剂，然后在120°C干燥后置于500°C的马弗炉中焙烧制 成 Pt/Ce02-Zr02 催化剂； 5) 将作为催化剂基体的堇青石蜂窝陶瓷在8%的稀硝酸溶液中浸泡22h，然后取出清 洗、烘干； 6) 将Pt/Ce02-Zr02催化剂粉末加水放入高能球磨机中球磨12h制成浆液； 7) 将烘干后的催化剂基体浸入浆液中，超声振荡下对基体进行涂覆、烘干、焙烧； 8) 重复步骤7)，直至催化剂基体增重12%，即得本发明多功能除氚催化剂。10.-种利用权利要求1所述方法制备的催化剂，其特征在于，所述催化剂可用于空气 气氛除氚和惰性气氛除氚。
【专利摘要】本发明提供一种多功能除氚催化剂的制备方法及应用，属于除氚催化剂技术领域。所述制备方法包括：1)配制Ce(NO3)3·6H2O和ZrO(NO3)2·H2O前驱体金属盐溶液；2)滴加柠檬酸溶液到金属盐溶液中；3)混合液的蒸发、干燥及焙烧；4)Pt/CeO2-ZrO2催化剂的制备；5)蜂窝陶瓷基体预处理；6)Pt/CeO2-ZrO2催化剂浆液制备；7)Pt/CeO2-ZrO2催化剂在基体上的涂覆；8)重复步骤7)至催化剂基体增重10％～20％，即得本发明多功能除氚催化剂。本发明制备方法制备的催化剂，可以实现在空气气氛及惰性气氛下氚的去除。在空气气氛下，常温下即可实现氚的氧化，反应前气体不需要预热，反应后不需要冷却；在贫氧或惰性气氛下也可以实现氚的氧化及去除，且氧化温度为200℃，远低于现有氧化剂惰性气氛除氚的温度。
【IPC分类】B01J23/63, B01D53/86, B01D53/46, B01J35/04
【公开号】CN105498766
【申请号】CN201511020176
【发明人】巫泉文, 把静文, 闫霞艳, 罗文华, 郑振华, 蒙大桥
【申请人】中国工程物理研究院材料研究所
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月30日