催化劑的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種Au-PtMn02/ Zn0/Ti02催化劑的制備技術，以及這種氧化物在一氧化碳及甲醛低溫環境氧化中的催化應用。
【背景技術】
[0002]一氧化碳低溫氧化廣泛應用于環境污染控制、防毒面具以及對宇宙飛船、潛艇等封閉環境中痕量一氧化碳的去除。在眾多催化劑體系中，擔載于適宜氧化物上的金催化劑呈現出良好的一氧化碳低溫氧化活性【J.Mol.Catal.A 200(2003)229, J.Catal.216(2003) 425】。研究表明，不同的焙燒溫度、預處理氣氛將直接影響金物種的粒徑、價態等物理化學性能，因而對一氧化碳氧化活性也會有不同程度的影響【Appl.Catal.A226(2002) 1.】。在金負載的氧化物載體中，有關ZnO載體上擔載金物種的研究很少報道。Wang等研究了沉淀劑及焙燒溫度對制備的Au/ZnO催化劑在常溫濕氣條件下對一氧化碳氧化性能的影響【Appl.Catal.A 239 (2003) 1】。Au粒子大小及其化學狀態是影響催化劑的氧化還原性能的關鍵因素【J.Catal.144(1993) 175，J.Catal.240(2006)222】，Wolf等【Appl.Catal.A.226 (2002) 1_13】系統研究了不同載體擔載的Au催化劑的催化性能，得出金催化劑的氧化活性不僅與金物種的粒徑有關，還受金與載體氧化物的強相互作用影響。Kolov等報道了采用磷化金的復合物及已沉淀的金屬氫氧化物作前驅體，使Au復合物的沉淀和載體的相變同時進行，可使Au與載體間發生更有效的相互作用，進而形成了同時具有高活性和高穩定性的Au催化劑【Appl.Catal.A.182( 1999 ) 9-28, J.Catal.181( 1999 ) 37-48】。助劑的加入有益于獲得更小粒徑的金物種【J.Phys.Chem.B109(2005)9678-9683】。
[0003]1972年日本Fujishima和Honda在n —型半導體Ti02上發現單晶電極光分解水以后光催化氧化方法引起了廣大科研人員的高度重視，并逐步在治理環境污染方面得到了有效的應用【Powd.Tech.217 (2012) 585 - 590，Appl.Catal.B 144 (2014) 498 - 506 , J.Photochem.Photob1.A 271 (2013) 45 - 55】。Wolf 等【Apll1.Catal.A 226 (2002) 1-13】在對幾種載體的催化活性比較中，負載于Ti02上的金催化劑對一氧化碳催化氧化活性較高，認為在負載型金催化劑中，不但Ti02作為載體有益于獲得高分散、較小粒晶的金物種，載體與金物種的協同關系同樣發揮催化作用。鋅鈦作為載體的金催化劑呈現較好的一氧化碳氧化活性【Int.j.Hydr.Energy.37 (2012) 15140-15155】由于載體對負載金催化劑活性亦有較大影響，研究最佳配比的金鋅鈦催化劑對一氧化碳的低溫氧化仍是一個具有挑戰性的課題。甲醛為毒性較高的氣體，研究表明短期接觸甲醛會刺激眼睛、鼻腔和呼吸道引起過敏反應，長期接觸則可增加患癌的可能性。目前對室內空氣中甲醛的治理方法主要為吸附法。這種方法存在吸附飽和的缺點。催化氧化法去除室內空氣中的甲醛是一種長效的方法，它可以利用空氣中的氧把甲醛完全氧化成二氧化碳和水，而且催化劑可以長期使用。經研究，在一系列過渡金屬氧化物催化劑對甲醛完全氧化反應的催化性能中，Μη02是較好的催化劑，在室溫下就能夠與甲醛反應放出二氧化碳，不過轉化率不高。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種Au-PtMn02/ ZnO/ Ti02催化劑的制備方法以及該催化劑催化低溫反應條件下實現對一氧化碳、甲醛的快速氧化。
[0005]一種Au_PtMn02/Zn0/Ti02催化劑，其特征在于:催化劑中Au、Pt的質量百分含量分別為Mn02/Zn0/ Ti02的2%及1%，Mn02/Zn0/Ti02復合氧化物中Zn與Mn、Ti的原子比為12/1/1。所述的Au-PtMn02/Zn0/Ti02催化劑，可進一步提高催化劑低溫環境下的一氧化碳及甲醛氧化活性。
[0006]本發明所述的Au_PtMn02/Zn0/Ti02催化劑其所用Mn02/Zn0 / Ti02復合氧化物其的制備方法，其特征在于:采用沉淀法制備鋅與錳、鈦的原子比為12比1比1的Μη02/Zn0/Ti02復合氧化物催化劑。在攪拌條件下，將1 mol/L的Ζη(Ν03)2.6Η20、1 mol/L的Μη(Ν03)2.6Η20和1 mol/L的Ti (S04)2水溶液按比例緩慢滴入適當濃度的沸騰尿素溶液中，老化、濾洗、干燥、焙燒。
[0007]本發明所提供的Au-PtMn02/Zn0/Ti02催化劑的制備方法，其特征在于:按金、鉬負載量分別為Mn02/Zn0/Ti02復合氧化物質量2%及1%的投料比量取HAuC14*4H20及H2PtCl6.6H20溶液并調至適當濃度。用0.1 mol/L的Na2C03溶液分別將HAuC14.4H20、H2PtCl6*6H20溶液和Mn02/Zn0/ Ti02復合氧化物懸濁液調節pH至適當值，然后在343 K的溫度及高速攪拌下，將HAuC14*4H20、H2PtCl6*6H20溶液緩慢滴入Mn02/Zn0/Ti02復合氧化物懸濁液中，老化4干燥。
[0008]本發明所述Au-PtMn02/Zn0/Ti02催化劑催化劑可用于一氧化碳、甲醛低溫氧化，其特征在于:在常壓微型固定床石英管反應器中進行，低溫反應是將U型反應器浸入液氮容器中，通過調節催化劑與液氮液面的距離來控制反應溫度。反應器出口氣體用HP-6890型氣相色譜儀在線分析，并在FID檢測器前安裝鎳轉化器，在氫氣氣氛中分別將C0和C02定量地轉化為CH4。
【附圖說明】
[0009]圖1為催化劑在不同溫度條件下對C0氧化反應的轉化率變化圖(GHSV=24000 ml/
g.h) ο
[0010]圖2為催化劑室溫條件下的甲醛完全氧化穩定性測試(298Κ，GHSV=12000 ml/
g.h) ο
【具體實施方式】
[0011]下面結合附圖及實施方式對本發明作進一步詳細的說明。
[0012]實施例1
鋅與錳、鈦的原子比為12比1比1的Mn02/Zn0/Ti02復合氧化物的制備。采用沉淀法制備鋅與錳、鈦的原子比為12比1比1的Mn02/Zn0/Ti02復合氧化物催化劑。在攪拌條件下，將 1 mol/L 的 Ζη (Ν03) 2.6Η20、1 mol/L 的 Μη (Ν03) 2.6Η20 和 1 mol/L 的 Ti (S04) 2 水溶液按比例緩慢滴入適當濃度的沸騰尿素溶液中，老化、濾洗、干燥、焙燒。
[0013]實施例2 Au-PtMn02/Zn0/Ti02催化劑的制備。選制備的Mn02/Zn0/Ti02復合氧化物為載體，按金、鉬負載量分別為Mn02/Zn0/Ti02復合氧化物質量2%及1%的投料比量取HAuC14*4H20及H2PtCl6*6H20溶液并調至適當濃度。用0.1 mol/L的Na2C03溶液分別將HAuC14*4H20、H2PtCl6*6H20溶液和Mn02/Zn0/ Ti02復合氧化物懸濁液調節pH至適當值，然后在343 K的溫度及高速攪拌下，將HAuC14*4H20、H2PtCl6*6H20溶液緩慢滴入Mn02/Zn0/Ti02復合氧化物懸濁液中，老化4干燥。
[0014] 實施例3
Au-PtMn02/Zn0/Ti02催化劑氧化反應性能的測試。催化劑的活性測試是在常壓微型固定床石英管反應器中進行。將催化劑粉末壓片成型，并破碎過篩至40-60目，200 mg裝在Φ=6 _的石英反應管中。低溫反應是將U型反應器浸入液氮容器中，通過調節催化劑與液氮液面的距離來控制反應溫度。反應器出口氣體用ΗΡ-6890型氣相色譜儀在線分析，并在FID檢測器前安裝鎳轉化器，在氫氣氣氛中分別將C0和C02定量地轉化為CH4。
【主權項】
1.一種Au-PtMn02/Zn0/Ti02催化劑，具有催化氧化功能，其特征在于:催化劑中Au、Pt的質量百分含量分別為Mn02/Zn0/ Ti02的2%及1 %，Mn02/Zn0/Ti02復合氧化物中Zn與Μη、Ti的原子比為12/1/1 ;所述的Au_PtMn02/Zn0/Ti02催化劑，可進一步提高催化劑低溫環境下的一氧化碳及甲醛氧化活性。2.—種權利要求1所述的Au_PtMn02/Zn0/Ti02催化劑，其所用Mn02/Zn0/Ti02復合氧化物其的制備方法，特征在于:采用沉淀法制備鋅與錳、鈦的原子比為12比1比1的Mn02/Zn0/Ti02復合氧化物催化劑；在攪拌條件下，將1 mol/L的Ζη (Ν03) 2.6Η20、1 mol/L的Μη(Ν03)2.6Η20和1 mol/L的Ti (S04)2水溶液按比例緩慢滴入適當濃度的沸騰尿素溶液中，老化、濾洗、干燥、焙燒。3.—種權利要求1所述的Au_PtMn02/Zn0/Ti02催化劑的制備方法，其特征在于:按金、鉬負載量分別為Mn02/Zn0/Ti02復合氧化物質量2%及1%的投料比量取HAuC14*4H20及H2PtCl6*6H20溶液并調至適當濃度；用0.1 mol/L的Na2C03溶液分別將HAuC14*4H20、H2PtCl6*6H20溶液和Mn02/Zn0/ Ti02復合氧化物懸濁液調節pH至適當值，然后在343 K的溫度及高速攪拌下，將HAuC14*4H20、H2PtCl6*6H20溶液緩慢滴入Mn02/Zn0/Ti02復合氧化物懸濁液中，老化4干燥。4.一種權利要求1所述的Au-PtMn02/Zn0/Ti02催化劑可用于一氧化碳、甲醛低溫氧化，其特征在于:在常壓微型固定床石英管反應器中進行；低溫反應是將U型反應器浸入液氮容器中，通過調節催化劑與液氮液面的距離來控制反應溫度；反應器出口氣體用HP-6890型氣相色譜儀在線分析，并在FID檢測器前安裝鎳轉化器，在氫氣氣氛中分別將C0和C02定量地轉化為CH4。
【專利摘要】一種Au-PtMnO2/ZnO/TiO2催化劑，具有催化氧化功能，其特征在于：催化劑中Au、Pt的質量百分含量分別為MnO2/ZnO/TiO2的2％及1％，MnO2/ZnO/TiO2復合氧化物中Zn與Mn、Ti的原子比為12/1/1。所述的Au-PtMnO2/ZnO/TiO2催化劑，可進一步提高催化劑低溫環境下的一氧化碳及甲醛氧化活性。
【IPC分類】B01D53/72, B01D53/62, B01D53/86, B01J23/68
【公開號】CN105289605
【申請號】CN201410247428
【發明人】邵建軍, 焦安龍, 鞠曉春, 李家波, 周學濱
【申請人】邵建軍
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2014年6月6日