環境友好的擔載金催化劑製備方法
2023-10-17 08:23:59
專利名稱：環境友好的擔載金催化劑製備方法
技術領域：
本發明涉及一種環境友好的擔載金催化劑製備方法。
背景技術：
自從1989年Haruta等報導用共沉澱方法製備的高分散擔載金催化劑對CO有獨特的低溫氧化活性以來，金催化劑受到了人們的廣泛關注。與高分散的擔載鉑催化劑相比，金催化劑對CO的氧化活性要高一個數量級，並且鉑、鈀等貴金屬產量低，價格相對較高且受供求關係影響很大，而金儲存量較豐富，產量是鉑、鈀的近十倍，價格相對便宜且非常穩定，因而人們開始將更多的注意力轉移到金催化劑上來。擔載金催化劑還在其它一些催化反應中(如選擇氧化、水蒸汽變換、選擇性轉化氮氧化物、羥醛縮合、烯烴羰化、錫烷偶聯等)展現出很高的催化活性，說明金作為催化材料的潛力巨大。
但是金催化劑受製備方法和製備細節影響比較大，尤其對殘留在催化劑中的氯離子非常敏感，而含有大量氯離子的氯金酸幾乎是目前唯一可用的金前體。實踐證明無論用什麼樣的方法製備擔載金催化劑，如果製備過程中不用大量蒸餾水洗滌由金前體引入的Cl-，其活性都會受到Cl-的嚴重抑制。文獻報導，在1wt％Au/Al2O3催化劑上，雖然大部分氯離子被載體氧化鋁吸附，但當Cl/Au原子比達到0.1時，金催化劑的活性會降低大約一半；如果用磷酸鹽預先佔據載體上氯離子的吸附位，則當Cl/Au原子比達到0.0006時就可以檢測到催化劑活性降低。到目前為止，工業上廣泛應用的CO氧化催化劑仍然是銅錳混合氧化物催化劑CuMn2O4，其中Cl-的毒害是阻止金催化劑迅速工業化的一個重要原因。
共沉澱法是製備高活性擔載金催化劑的最重要的方法之一，典型製備過程為載體鹽溶液與金前體鹽溶液混合，用沉澱劑進行沉澱，得到的沉澱物經過攪拌分散、靜置、過濾，然後用蒸餾水洗滌，然後乾燥，高溫焙燒。這樣一個製備過程，要消耗大量蒸餾水，浪費寶貴的水資源，同時還產生廢水，造成後處理困難；而高溫焙燒不僅耗能，而且在焙燒過程中會排放HCl、NOx等汙染氣體。因此，有必要發明一種環境友好的催化劑製備方法。
發明內容
本發明的目的是提供一種環境友好的擔載金催化劑製備方法。
一種環境友好的擔載金催化劑製備方法，其特徵在於該方法將載體鐵鹽溶液與金鹽溶液混合均勻，在20～80℃、攪拌下用碳酸鈉作為沉澱劑進行沉澱，調節最終pH值為7～10，繼續攪拌1.5～4小時，靜置2.5～6小時，過濾，20～80℃乾燥4～24小時。
本發明與傳統共沉澱製備方法相比具有以下優點1、催化劑不用蒸餾水洗滌，簡化了操作流程並大幅度減少製備時間。
2、催化劑不用蒸餾水洗滌，節省水資源且不產生廢水，無需進行廢水後處理，能有效降低催化劑製備成本。
3、催化劑只須室溫乾燥且不需要焙燒，充分降低能耗且不排放汙染氣體，環境友好。
4、催化劑抗Cl-毒害能力強。
5、所製備的催化劑氯金原子比大於等於2。
具體實施例方式
實施例1將1M的硝酸鐵溶液10ml與0.3M的氯金酸溶液0.2ml混合液均勻，置於20℃水浴中，強烈攪拌下逐滴加入30ml(wt)10％的碳酸鈉溶液，形成共沉澱。調節PH值為8，繼續攪拌2h，靜置3h，過濾，室溫下放置24小時使催化劑自然乾燥得催化劑cat1。以XPS檢測其氯金原子比大於等於2。
實施例2將0.5M的硝酸鐵溶液10ml與0.2M的氯金酸溶液0.2ml混合均勻，置於70℃水浴中，強烈攪拌下逐滴加入20ml(wt)10％的碳酸鈉溶液，形成共沉澱。調節PH值為10，繼續攪拌2h，靜置3h，過濾，80℃乾燥5小時得催化劑cat2。以XPS檢測其氯金原子比大於等於2。
實施例3將0.1M的硝酸鐵溶液20ml與0.01M的氯金酸溶液0.1ml混合均勻，置於50℃水浴中，強烈攪拌下逐滴加入10ml(wt)5％的碳酸鈉溶液，形成共沉澱。調節PH值為9，繼續攪拌2h，靜置3h，過濾，50℃乾燥5小時得催化劑cat3。以XPS檢測其氯金原子比大於等於2。
實施例4在原料氣組成為CO1.0％；O25.0％；N2平衡(體積百分比)，氣體體積空速為2.0×104h-1的情況下，使用cat1在20℃達到尾氣中殘餘CO量＜10ppm。
實施例5在原料氣組成為CO1.0％；O25.0％；N2平衡(體積百分比)，氣體體積空速為2.0×104h-1的情況下，使用cat2在0℃達到尾氣中殘餘CO量＜10ppm。
實施例6在原料氣組成為CO1.0％；H249.0％；O21.0％；N2平衡(體積百分比)，氣體體積空速為1.0×104h-1的情況下，使用cat2在30℃達到尾氣中殘餘CO量＜10ppm，同時選擇性不低於90％。
實施例7在原料氣組成為CO1.0％；H249.0％；O21.0％；N2平衡(體積百分比)，氣體體積空速為1.0×104h-1的情況下，使用cat3在40℃達到尾氣中殘餘CO量＜10ppm，同時選擇性不低於90％。
權利要求
1.一種環境友好的擔載金催化劑製備方法，其特徵在於該方法將載體鐵鹽溶液與金鹽溶液混合均勻，在20～80℃、攪拌下用碳酸鈉作為沉澱劑進行沉澱，調節最終pH值為7～10，繼續攪拌1.5～4小時，靜置2.5～6小時，過濾，20～80℃乾燥4～24小時。
全文摘要
本發明公開了一種環境友好的擔載金催化劑製備方法。該方法將載體鐵鹽溶液與金鹽溶液混合均勻，在20～80℃、攪拌下用碳酸鈉作為沉澱劑進行沉澱，調節最終pH值為7～10，繼續攪拌1.5～4小時，靜置2.5～6小時，過濾，20～80℃乾燥4～24小時。不需洗滌，不需焙燒。該方法的主要特點是催化劑製備操作簡單，節水節能，環境友好，催化劑抗Cl
文檔編號B01J37/00GK1795985SQ20041001163
公開日2006年7月5日 申請日期2004年12月24日 優先權日2004年12月24日
發明者鄧友全, 喬波濤, 李雪禮 申請人:中國科學院蘭州化學物理研究所