一种宽温耐硫CO氧化催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及催化剂技术领域，公开了一种宽温耐硫CO氧化催化剂及其制备方法和应用，所述一种宽温耐硫CO氧化催化剂，所述CO氧化催化剂以贵金属元素Pt作为活性组分，负载量为催化剂总质量的0.05

【技术实现步骤摘要】
一种宽温耐硫CO氧化催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及催化剂
，尤其涉及一种宽温耐硫CO氧化催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]CO是由含碳燃料不完全燃烧产生的，如炼焦、炼钢、炼铁、炼油、汽车尾气、矿坑爆炸等。其中，工业烟气排放是CO污染物的第一大排放源，包括电力行业和有色金属、玻璃、陶瓷、钢铁、水泥等非电力行业。铁矿石烧结作为钢铁行业污染物排放最多的工序，其CO排放量占钢铁厂CO排放总量的22％，因此合理有效地控制工业烟气中CO的排放刻不容缓。
[0003]催化氧化技术是消除CO污染物的有效手段。近年来，Pt基催化剂在CO低温氧化消除中获得一些突破性进展，但是目前绝大多数研究都在模拟一种相对清洁的室内污染条件。例如，CN103263918A中公开的一种Pt
‑
BaTiO3催化剂，CN107626307A中公开的一种ZnO掺杂调控的Pt基催化剂，CN109092304A中公开的一种通过煅烧Pt/La
‑
Al2O3和棒状CeO2制得的Pt基催化剂以及CN108855069A中公开的一种纳米棒状Pt/CeO2负载型催化剂等。然而，研究表明真实工况下Pt基催化剂极易硫中毒，严重制约着其在工业烟气中CO氧化消除方面的应用，因此Pt基催化剂的耐硫性等抗干扰能力亟待提升。上述研究中未考虑到工业烟气中SO2等有毒气体的存在，因此所开发的催化剂可能不适用于工业烟气中CO的氧化消除。
[0004]随着排放政策的日趋严格，烟气治理进入新态势，CO等污染物的排放浓度限值不断降低，对设计制备适用于工业烟气中CO氧化消除的催化剂提出更高要求。然而，目前应用于工业烟气中CO氧化消除的催化剂存在生产成本高、活性和稳定性差、易中毒、温度窗口窄以及普适性低等问题。例如CN111185167A中公开的一种CO氧化催化剂的工作温度窗口窄且温度高，仅为220℃；CN114160161A中公开的一种CO氧化催化剂的工作温度为200℃。另外，目前公开多数研究结果仅考察CO氧化催化剂在SO2存在时的活性，对于其耐硫稳定性鲜少报道。因此，制备宽温耐硫且高效稳定的催化剂对工业烟气中CO污染物的氧化消除至关重要。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种宽温耐硫CO氧化催化剂及其制备方法和应用。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0007]一种宽温耐硫CO氧化催化剂，所述CO氧化催化剂以贵金属元素Pt作为活性组分，负载量为催化剂总质量的0.05
‑
2wt％；以至少一种过渡金属和氧化铝的复合物为载体，过渡金属元素掺杂量为氧化铝质量的5
‑
20wt％。
[0008]上述宽温耐硫CO氧化催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0009]步骤1，配制3
‑
6mol/L的HNO3溶液，加入蒸馏水稀释，将拟薄水铝石粉末分散在上述混合溶液中，回流搅拌后，得γ
‑
AlOOH溶胶；
[0010]步骤2，称取过渡金属元素前驱体和无水碳酸钠置于研钵研磨，得粘稠状固体，将粘稠状固体加入到上述γ
‑
AlOOH溶胶中，回流搅拌后，反应过程中加入1
‑
3mol/L碳酸钠溶液调节pH值为8
‑
10；
[0011]步骤3，反应液趁热抽滤，并用蒸馏水洗涤，将所得固体置于烘箱内干燥并研磨后，置于10
‑
30％O2/Ar气氛下焙烧，得MO
x
‑
Al2O3载体；
[0012]步骤4，将Pt前驱体的乙二醇溶液和碱金属氢氧化物的乙二醇溶液进行混合，在氩气氛围中加热后，得到棕黑色Pt胶；
[0013]步骤5，将MO
x
‑
Al2O3载体加入Pt胶中，加入PvP水溶液，室温下磁力搅拌1
‑
3h，滴加醋酸调节pH＝4
‑
6，水浴加热后抽滤、洗涤，将所得固体干燥后，得催化剂半成品；
[0014]步骤6，将得到的催化剂半成品置于10
‑
30％O2/Ar气氛下焙烧后，得催化剂成品。
[0015]优选的，步骤2中所述的过渡金属元素前驱体为六水合硝酸铈、五水合硫酸铈、九水合硝酸铁、七水合硫酸亚铁、六水合硝酸钴、无水硫酸钴、六水合硝酸镍、六水合硫酸镍、六水合硝酸镧、六水合硝酸锌、七水合硫酸锌、三水合硝酸铜、五水合硫酸铜、四水合硝酸锰、四水合硫酸锰、五水合硝酸锆、四水合硫酸锆、五水合硝酸钼、九水合硝酸铬和六合硫酸铬中的至少一种。
[0016]优选的，步骤4中，Pt前驱体的乙二醇溶液的浓度为60
‑
90g/L；碱金属氢氧化物的乙二醇溶液为40
‑
60g/L；加热温度为100
‑
150℃，加热时长为15
‑
45min；Pt前驱体为H2PtCl6·
6H2O、Pt(NO3)2和Na2Pt(CN)4·
xH2O中的一种；碱金属氢氧化物为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡和氢氧化锶中的一种。
[0017]优选的，步骤1中，蒸馏水温度为70
‑
90℃；回流搅拌的温度为70
‑
90℃，回流搅拌的时长为3
‑
6h。
[0018]优选的，步骤2中，回流搅拌的温度为70
‑
90℃，回流搅拌的时长为2
‑
4h。
[0019]优选的，步骤3中，蒸馏水洗涤的具体方法为：用60
‑
70℃蒸馏水洗涤2
‑
3次；烘箱干燥的具体方法为：将所得固体置于80
‑
100℃烘箱干燥10
‑
12h；焙烧的温度为400
‑
800℃；焙烧时间为2
‑
4h。
[0020]优选的，步骤5中，水浴加热温度为70
‑
90℃，水浴加热时长为6
‑
10h；干燥温度为80
‑
100℃，干燥时长为1
‑
3h。
[0021]优选的，步骤6中，焙烧温度为200
‑
300℃，焙烧时长为1
‑
3h。
[0022]上述宽温耐硫CO氧化催化剂的制备方法制备所得的CO氧化催化剂在消除多种工业烟气中一氧化碳污染物的应用。
[0023]本专利技术的有益效果为：
[0024]1.本专利技术所制备的宽温耐硫CO氧化催化剂以贵金属元素Pt作为活性组分，以至少一种过渡金属和氧化铝的复合物为载体，有效形成了Pt
‑
MO
x
和Pt
‑
Al2O3活性位，从而分别有利于CO和SO2的氧化，其中Pt
‑
Al2O3对SO3的分流作用抑制活性组分的硫化，从而提升催本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽温耐硫CO氧化催化剂，其特征在于，所述CO氧化催化剂以贵金属元素Pt作为活性组分，负载量为催化剂总质量的0.05
‑
2 wt%；以至少一种过渡金属和氧化铝的复合物为载体，过渡金属元素掺杂量为氧化铝质量的5
‑
20 wt%。2.如权利要求1所述的一种宽温耐硫CO氧化催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，配制3
‑
6 mol/L的 HNO3溶液，加入蒸馏水稀释，将拟薄水铝石粉末分散在上述混合溶液中，回流搅拌后，得γ
‑
AlOOH溶胶；步骤2，称取过渡金属元素前驱体和无水碳酸钠置于研钵研磨，得粘稠状固体，将粘稠状固体加入到上述γ
‑
AlOOH溶胶中，回流搅拌后，反应过程中加入1
‑
3 mol/L碳酸钠溶液调节pH值为8
‑
10；步骤3，反应液趁热抽滤，并用蒸馏水洗涤，将所得固体置于烘箱内干燥并研磨后，置于10
‑
30% O2/Ar气氛下焙烧，得MO
x
‑
Al2O3载体；步骤4，将Pt前驱体的乙二醇溶液和碱金属氢氧化物的乙二醇溶液进行混合，在氩气氛围中加热后，得到棕黑色Pt胶；步骤5，将MO
x
‑
Al2O3载体加入Pt胶中，加入PvP水溶液，室温下磁力搅拌，滴加醋酸调节pH=4
‑
6，水浴加热后抽滤、洗涤，将所得固体干燥后，得催化剂半成品；步骤6，将得到的催化剂半成品置于10
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30% O2/Ar气氛下焙烧后，得催化剂成品。3.根据权利要求2所述的一种宽温耐硫CO氧化催化剂的制备方法，其特征在于，步骤2中所述的过渡金属元素前驱体为六水合硝酸铈、五水合硫酸铈、九水合硝酸铁、七水合硫酸亚铁、六水合硝酸钴、无水硫酸钴、六水合硝酸镍、六水合硫酸镍、六水合硝酸镧、六水合硝酸锌、七水合硫酸锌、三水合硝酸铜、五水合硫酸铜、四水合硝酸锰、四水合硫酸锰、五水合硝酸锆、四水合硫酸锆、五水合硝酸钼、九水合硝酸铬和六合硫酸铬中的至少一种。4.根据权利要求2所述的一种宽温耐硫CO氧化催化剂的制备方法，其特征在于，步骤4中，Pt前驱体的乙二醇溶液的浓度为60
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘钢，石少真，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：