一种应用于NO+CO反应的(Au,Rh)-Cex/Al2O3的制备方法技术

一种应用于NO+CO反应的(Au,Rh)‑Cex/Al2O3的制备方法，属于催化材料和纳米材料制备技术领域。使用NaBH4作为还原剂并使用沉积沉淀法将金与铑负载在载体上，使纳米金属分散在载体上，即得Aux‑Rh1‑x/Al2O3催化剂。为了提高催化剂的催化活性，利用浸渍法引入Ce，得到(Au,Rh)‑Cex/Al2O3催化剂。本制备方法简单，反应条件易于控制，对设备要求低，制得的(Au,Rh)‑Cex/Al2O3材料金颗粒表面积在160m

For the reaction of NO+CO (Au, Rh) Cex/Al2O3 preparation method

For the reaction of NO+CO (Au, Rh) Cex/Al2O3 preparation method, belonging to the catalytic material and nano material preparation technology field. Using NaBH4 as a reducing agent and use the deposition of gold and rhodium loaded on the carrier precipitation method, nanometer metal dispersed on the carrier, the Aux Rh1 x/Al2O3 catalyst. In order to improve the catalytic activity of the catalyst by impregnation method, the introduction of Ce (Au, Rh), obtained Cex/Al2O3 catalyst. The preparation method is simple, easy to control the reaction conditions, low requirement on equipment, prepared (Au, Rh) Cex/Al2O3 material gold particle surface area is about 160m2/g. Test conditions: 500ppm NO 500ppm, CO, He as the balance gas, the total flow of flue gas is 300ml/min, the 250 C catalytic denitration efficiency of 100%.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种使用NaBH4在室温下在水中还原金属盐来合成合金纳米颗粒并通过浸渍法合成(Au,Rh)-Cex/Al2O3的方法，属于催化材料和纳米材料制备
本专利技术应用于大气污染防治领域，涉及以(Au,Rh)-Cex/Al2O3为催化剂将有害的NO和CO转化成N2和CO2。
技术介绍
大气污染日渐严重，大气污染物根据其存在的状态可分为颗粒污染物和气态污染物，主要的污染物有粉尘、二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、碳氢化合物等。大气中的氮氧化物来源可分为自然污染源和人为污染源，自然污染源主要有雷击、火山爆发、细菌活动等方面，人为污染主要有火力发电厂、化工厂、汽车以及取暖设备等。目前，消除氮氧化物污染的方式主要有两种，一是改进燃烧方式抑制NOx的生成，二是废气脱硝。虽然脱除氮氧化物的方法很多，但是各种方法都有其相应的缺陷和不足，从而限制了它们的广泛应用，而催化脱除法相比较而言具有较低的投资成本、较高的脱除效率，因此是一种比较有发展前途的方法。催化脱除法所使用的催化剂主要有贵金属催化剂与非贵金属催化剂。贵金属催化剂是选择性催化还原中使用最早的催化剂，贵金属催化剂的催化活性主要受贵金属的活性组分以及载体种类的影响。非贵金属催化剂虽然制造成本低廉，但它在抗中毒能力、起燃性以及空燃比上都无法与贵金属催化剂相提并论，因此贵金属催化剂在锅炉气净化以及汽车尾气净化上仍然占很重要的地位。金虽然也是贵金属的一种，但是与铑、钯等贵金属材料相比具有价格优势，也有相对丰富的储量，金回收的技术也相对纯熟。因此使用金来合成催化剂进行催化反应既可以相对降低成本也可以取得较高的催化性能，具有非常广泛的应用前景。金的催化活性受载体种类的影响，因此为更有效的发挥金的催化活性，需要选择适宜的载体，TiO2、CeO2、γ-Al2O3、ZnO等都是负载型催化剂常用的载体，本专利技术使用γ-Al2O3作为载体，氧化铝载体具有较高的比表面积，可使纳米金属材料有效地发挥其催化活性。稀土金属Ce是地壳中最丰富的稀土金属。它不仅有良好的储存氧与释放氧的能力，更可以与贵金属发挥协同作用，增加贵金属催化剂的催化活性与稳定性，CeO2作为载体能够更好使贵金属在氧化物载体表面分散，从而增加催化剂的活性和稳定性。有研究表明Ce不仅可以改变CO氧化反应的活化能，还可以在被还原后在催化剂的表面提供氧空穴，使得NO更易于解离，并且铈在三价与四价之间的转化会很大程度的影响NO的还原。近年来的研究显示，由于电子在金与金属氧化物之间的转移，金的粒径和金与载体氧化物之间的相互作用对催化性能至关重要。
技术实现思路
针对现有的催化剂在反应温度高，抗中毒能力，起燃性以及空燃比上的不足等问题，本专利技术首先使用NaBH4在室温下在水中还原金属盐来合成Aux-Rh1-x/Al2O3催化剂，再通过浸渍法引入过渡金属Ce，最终合成在低温下能够高效去除NO和CO的催化剂(Au,Rh)-Cex/Al2O3。本专利技术的技术方案：一种应用于NO+CO反应的(Au,Rh)-Cex/Al2O3的制备方法，步骤如下：1)Au-Rh/Al2O3的制备：将HAuCl4与RhCl3·3H2O按摩尔比1:1混合配置成混合溶液，其中，HAuCl4的浓度为1.7mg/L；向混合溶液中加入PEG-2000，搅拌5-30min；再加入Al2O3载体，继续搅拌30min；在不断搅拌条件下，缓慢滴加NaBH4溶液，再持续搅拌1h；然后对上述混合后的溶液进行无水乙醇洗涤与离心，重复3-5次；将离心洗涤后的样品干燥，得到Au-Rh/Al2O3粉末；其中，金和铑的总质量与Al2O3的质量比为3:100；PEG-2000、NaBH4与Al2O3的质量比为1:2.5:5；2)(Au,Rh)-Cex/Al2O3的制备：将步骤1)得到的Au-Rh/Al2O3粉末溶于去离子水中，搅拌充分后加入硝酸铈，使Au-Rh/Al2O3粉末中(Au,Rh)与Ce的物质的量之比为1:0.5-5，继续搅拌1h；混合均匀后将悬浮液转移到旋转蒸发仪的圆底烧瓶内并浸入温度维持在60℃的水浴锅中，此在大气压下保持旋转1h；然后降温到35℃，此时抽真空并继续保持旋转使悬浮液中的溶剂蒸发；最后将所得到的固体样品置于鼓风干燥箱中过夜烘干，得到(Au,Rh)-Cex/Al2O3。上述制备的(Au,Rh)-Cex/Al2O3催化剂用于处理含NO和CO的烟气，反应的测试条件为：500ppmNO，500ppmCO，He作为平衡气体。烟气的总流量为300ml/min，催化剂的体积的空速为30,000ml/g-catalyst/h，活性测试温度为50-400℃。本专利技术的有益效果：本专利技术提出合成纳米双金属催化剂的方法，得到的样品比表面积约为160m2/g。本专利技术纳米双金属催化剂的合成克服传统合成方法需要进行高温煅烧的弊端，简化合成步骤并节约能源，具有重要的应用价值。纳米双金属催化剂具有较多的Aun+与Rh+活性位点，催化活性高，在较低温度即可达到较高的去除效率，并且可同时去除NO与CO两种污染气体。附图说明图1是制备的(Au,Rh)-Cex/Al2O3的X射线衍射图图。图2(a)是制备的(Au,Rh)-Cex/Al2O3的X射线光电子能谱分析图。图2(b)是制备的(Au,Rh)-Cex/Al2O3的X射线光电子能谱分析图。图2(c)是制备的(Au,Rh)-Cex/Al2O3的X射线光电子能谱分析图。图3(a)是制备的(Au,Rh)-Cex/Al2O3的反应活性测试NO去除率图。图3(b)是制备的(Au,Rh)-Cex/Al2O3的反应活性测试N2选择性图。具体实施方式以下结合技术方案详细叙述本专利技术的具体实施方式。实施例1：Au-Rh/Al2O3的制备方法。将HAuCl4与RhCl3·3H2O按Au与Rh元素的物质的量比为1:1混合配置成50mL溶液，其中HAuCl4的浓度为1.7mg/L。向溶液中加入0.16g的PEG-2000，搅拌5-30min。加入2.5gAl2O3载体，继续搅拌30min，然后在搅拌过程中向溶液中缓慢滴加100μL20mgmL-1的NaBN4溶液，再持续搅拌1h。搅拌完成后，对溶液进行无水乙醇洗涤与离心，重复3-5次。将离心洗涤后的样品放置于60℃鼓风干燥箱中48h烘干。实施例2：(Au,Rh)-Cex/Al2O3的制备方法。取4份1.5g上述的Au-Rh/Al2O3粉末溶于50mL去离子水中搅拌充分后加入分别为0.082g、0.165g、0.329g、0.823g的硝酸铈按，搅拌1h。混合均匀后将悬浮液转移到旋转蒸发仪的圆底烧瓶内并浸入温度维持在60℃的水浴锅中，此在大气压下保持旋转1h；然后降温到35℃，此时抽真空并继续保持旋转使悬浮液中的溶剂蒸发。最后将所得到的固体样品置于60℃的干燥箱中过夜烘干，得到(Au,Rh)-Cex/Al2O3。实施例3：(Au,Rh)-Cex/Al2O3催化剂的活化。将(Au,Rh)-Cex/Al2O3催化剂装入反应器中。使用100mL/min流速的纯H2，以5℃/min的升温速率在300℃下处理1小时。实施例4：(Au,Rh)-Cex本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于NO+CO反应的(Au,Rh)‑Cex/Al2O3的制备方法，其特征在于，步骤如下：1)Au‑Rh/Al2O3的制备：将HAuCl4与RhCl3·3H2O按摩尔比1:1混合配置成混合溶液，其中，HAuCl4的浓度为1.7mg/L；向混合溶液中加入PEG‑2000，搅拌5‑30min；再加入Al2O3载体，继续搅拌30min；在不断搅拌条件下，缓慢滴加NaBH4溶液，再持续搅拌1h；然后对上述混合后的溶液进行无水乙醇洗涤与离心，重复3‑5次；将离心洗涤后的样品干燥，得到Au‑Rh/Al2O3粉末；其中，金和铑的总质量与Al2O3的质量比为3:100；PEG‑2000、NaBH4与Al2O3的质量比为1:2.5:5；2)(Au,Rh)‑Cex/Al2O3的制备：将步骤1)得到的Au‑Rh/Al2O3粉末溶于去离子水中，搅拌充分后加入硝酸铈，使Au‑Rh/Al2O3粉末中(Au,Rh)与Ce的物质的量之比为1:0.5‑5，继续搅拌1h；混合均匀后将悬浮液转移到旋转蒸发仪的圆底烧瓶内并浸入温度为60℃的水浴锅中，在大气压下保持旋转1h；然后降温到35℃，抽真空并继续保持旋转使悬浮液中的溶剂蒸发；最后将所得到的固体样品干燥，得到(Au,Rh)‑Cex/Al2O3。...

【技术特征摘要】
1.一种应用于NO+CO反应的(Au,Rh)-Cex/Al2O3的制备方法，其特征在于，步骤如下：1)Au-Rh/Al2O3的制备：将HAuCl4与RhCl3·3H2O按摩尔比1:1混合配置成混合溶液，其中，HAuCl4的浓度为1.7mg/L；向混合溶液中加入PEG-2000，搅拌5-30min；再加入Al2O3载体，继续搅拌30min；在不断搅拌条件下，缓慢滴加NaBH4溶液，再持续搅拌1h；然后对上述混合后的溶液进行无水乙醇洗涤与离心，重复3-5次；将离心洗涤后的样品干燥，得到Au-Rh/Al2O3粉末；其中，金和铑的总质量与Al2O3的质量比为3:100；PEG-2000、NaBH4与Al2O3的质量比为1:2.5:5；2)(Au,Rh)-Cex/Al2O3的制备：将步骤1)得到的Au-Rh/Al2O3粉末...

【专利技术属性】
技术研发人员：王虹霁，王县伟，前田修孝，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21