用於氧化/還原反應的鉑基催化劑及其應用的製作方法

2023-07-21 14:24:06

專利名稱：用於氧化/還原反應的鉑基催化劑及其應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於氧化/還原反應的鉑基催化劑及其應用。更具體地 說，本發明涉及一種用於氧化/還原反應的鉑基催化劑及其應用，該催化劑是 通過將載體用催化劑組合物浸漬、乾燥以及煅燒浸漬的催化劑組合物而製得 的，所述催化劑組合物含有選自鈰、鋯和錸中的至少一種金屬的水溶性鹽、 水溶性鉑鹽、烯化氧和水。當該催化劑被用於氧化/還原反應時，可以表現出 良好的催化活性。
背景技術：
在許多化學過程中，水煤氣變換反應是一個重要的反應步驟。特別是當 化石燃料，例如烴類或醇類，被重整用來生產近來倍受關注的用作燃料電池 燃料的氫氣時，重整氣中所含的一氧化碳在水蒸汽的存在下可以被轉化成二 氧化碳，以致可以降低導致使燃料電池(特別是聚合物電極燃料電池)中電 極催化劑性能下降的一氧化碳的量，同時可以提高氫氣產量，如下面的反應 方程式所示
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水煤氣變換反應廣泛應用於需要大量氫氣的大規模生產，例如石化工業 中，其催化劑是公知的。該反應是一個溫和的放熱反應，需要在低溫下進行， 以便將一氧化碳的量降低到特定的或更低的濃度。通常，兩類水煤氣變換反 應器被用於商業化過程中。
水煤氣變換反應包括在350-45(TC的高溫下進行的高溫水煤氣變換反應 和在190-260。C的溫度下進行的低溫水煤氣變換反應[Catalyst Handbook 2nd Edition (催化手冊第二版)]。
用於高溫水煤氣變換反應的鐵-鉻氧化物催化劑的優點在於，在操作中
易於提高催化床的溫度，但是這種催化劑在300°C (通常為350°C)或以下
顯示出低的活性。根據熱動力學平衡，用於低溫水煤氣變換反應的銅-鋅-氧
化鋁催化劑在190-26(TC的溫度下可以將一氧化碳處理到很低的濃度，但是 溫度高於25(TC時，容易失活，並且暴露於氧氣時，有自動氧化的趨勢，因 此在其替換時需要特別小心。由於這個原因，需要這樣一種水煤氣輪換催化 劑，其可以在25(TC到35(TC的溫度範圍內使用，具有高的活性，即使暴露 於氧氣，其活性也不會急劇降低。
與這一需求相關的，例如，日本專利特開No. 2004-000949、美國專利 No. 6,846,475和日本專利特開No. 2004-284912公開了滿足這個要求的鉑貴 金屬催化劑。最近，報導了一種含有作為主成分的鉑和負載在鈰土、氧化鋯 或二氧化鈦這樣的載體上的活性共催化劑的催化劑對水煤氣變換反應十分 有用[Journal of Catalysis 225(2005) 327-336， Catalysis Today 99(2005) 257]。雖 然，已公知作為用於水煤氣變換反應的鉑基催化劑的催化劑載體，二氧化鈦、 鈰土和氧化鋯都是優秀的。但是，很難賦予這些金屬氧化物高的比表面積、 孔體積和力學強度，這些性質適合催化劑載體。因此，為了製備具有這些優 良性質的金屬氧化物載體，人們付出了巨大的代價。
例如，日本專利特開No. 2000-178007、韓國專利特開No. 2004-0063130 以及美國專利No. 6,723,298公開了以更經濟和工業化有利的方式來製備催 化劑的方法，即在如氧化鋁這樣的具有大的比表面積、好的孔隙生長和高的 力學強度同時價廉的金屬氧化物載體上添加鈰或鋯。
然而，這些已有技術為了增強添加鈰等的效應[韓國專利特開No. 2004-0063130]，或者嚴格限制了鉑前軀體，或者採用複雜的製備過程。特別 的是，為了使鉑被負載到鈰土上而不只是氧化鋁上，過量的鈰首先被負載到 如氧化鋁這樣的載體上，然後乾燥、煅燒，在氧化鋁載體表面形成鈰土 (氧
化鈰)層。此後，鉑水溶液又被負載到含有鈰土的氧化鋁載體上，乾燥、煅
燒，從而製得催化劑[美國專利No. 6,723,298和美國專利公開No. 2002/0061277A1]。
為什麼限制前軀體和多步過程不可避免地用於現有技術，原因是當使用 如氯鉑酸(H2PtCl6 xH20)這樣的強酸且含滷素的鉑前軀體時，酸性前軀 體將優先被吸收到氧化鋁的鹼性位點上，最終主要分布在氧化鋁的表面上， 以致添加鈰以促進催化活性的效應不顯著。另外，已知如氯這樣的滷素可以 降低催化活性。由於上述兩個原因，為了充分顯現添加鈰的效應，通常，或 者過度提高鉑的含量以便提高與鈰相鄰的鉑的量，或者使用不含如氯這樣的 滷素的鉑前軀體，[韓國專利特開No. 2004-0063130和美國專利No. 6,846,475]。
同時，在己有技術中已經採用了包括鈰土、氧化鋯和鈰土組合物在內的 儲氧材料。用於淨化廢氣的三元催化劑在很窄的約為14.6的燃料-空氣比範 圍內，顯示出優良的一氧化碳(CO)、烴類、氮的氧化物(NOx)等的轉化 率，但在偏離上述範圍的空氣-燃料比下，表現出顯著降低的轉化率。由於 鈰易於被轉化為Ce (III)和Ce (IV)，故鈰具有非常優異的在貧燃料區(fbd lean zone)貯存氧和在富燃料區釋放氧的能力。
當與三元催化劑共用時，鈰在解決由於空氣-燃料比例的小改變而引發 的轉化率顯著降低的問題方面發揮了重要的作用，故鈰被採納並從20世紀 90年代開始被使用。然而，很難避免使用於淨化廢氣的三元催化劑暴露於高 溫，在這種情況下，用於三元催化劑的鈰土面臨一個問題，即由於發生微孔 熔融或晶體燒結，導致其比表面積快速降低，其晶體尺寸快速增大以及儲氧 能力和氧遷移率降低。也就是說，鈰土存在熱穩定性低的問題。

發明內容
本發明的目的之一是提供一種通過浸漬和塗覆溶液製得的鉑基催化劑， 其能夠完全獲得添加鈰等而產生的效應，並且無論鉑前軀體的種類，包括含 滷素的鉑前軀體在內，都具有穩定性。因此，本發明的目的是提供一種可以 用簡單而便捷的方法製備的鉑基催化劑，其具有更高的性能，同時，可以在 進行氧化/還原反應的寬範圍領域內應用。
根據本發明的一個方面，提供了一種用於氧化/還原反應的鉑基催化劑， 該催化劑是通過將催化劑組合物浸漬到含有選自氧化鋁、二氧化矽和二氧化 鈦中的至少一種的載體上，乾燥並煅燒負載的催化劑而製得的，所述催化劑
組合物含有(i)選自鈰(Ce)、鋯(Zr)和錸(Re)中的至少一種金屬的水 溶性鹽，(ii)水溶性鉑鹽，(Hi) C2-C10的烯化氧以及(iv)水。 金屬的水溶性鹽優選硝酸鈰。
水溶性鉑鹽也可以是含有或不含有滷素原子的化合物。根據本發明的具 體實施方式，水溶性鉑鹽是氯鉑酸(H2PtCl6)。 同時，烯化氧可以是氧化丙烯或氧化丁烯。
催化劑組合物優選含有烯化氧，烯化氧的含量是在催化劑組合物中出現 的每一種陽離子的摩爾數乘以該陽離子的氧化值所得到的值的總和的0.5-10倍。
同時，鉑基催化劑優選含有1-20重量％的金屬，0.1-10重量％的鉑以及 70-98重量％的載體。
催化劑的載體可以是(i)粉末、(iO球形、(iii)顆粒形式的擠出物或 (iv)丸狀材料(pdletized material)。根據本發明的一種實施方式，催化劑 載體可以通過在選自由金屬泡沫、陶瓷泡沫和蜂窩所組成的組中的單塊基材 (monolith substrate)、金屬板或金屬纖維上塗覆來製備。
根據本發明的另一方面，提供了一種在氧化或還原反應中使用鉑基催化 劑的方法，所述氧化或還原反應選自由一氧化碳的水煤氣變換反應、三元催
化反應、 一氧化碳的選擇性氧化反應以及脫除氮的氧化物的反應組成的組 中。
根據本發明，含鈰的鉑基催化劑在鉑前軀體的使用方面沒有特殊的限 制，通過簡單的方法即可製備，當被應用於如水煤氣變換反應這樣的各種氧 化/還原反應時，表現出高的活性。
根據本發明，催化劑載體在形狀方面沒有限制，可以是各種材料，例如 粉末、球形、以顆粒形式存在的擠出物或丸狀材料。可選擇地，可以通過將 載體組份塗覆在如金屬泡沫、陶瓷泡沫或蜂窩的單塊基材、金屬板或金屬纖 維上來形成載體。本發明的催化劑也可通過將催化劑金屬研磨成細粉，製備 含有催化劑金屬的漿料，然後將該漿料直接塗覆在所述單塊基材、金屬板或 金屬纖維上而製得。
雖然本發明的催化劑應用於水煤氣變換反應時，在250-35(TC的溫度範
圍內顯示出十分有效的性能，而在這個溫度區間很難使用己有的商品化催化 劑，但是，其應用領域不僅局限於水煤氣變換反應，本發明的催化劑可以在
包括三元催化反應、 一氧化碳的選擇性氧化反應、脫除氮的氧化物(NOx) 的反應在內的多種領域使用，在這些領域中，已有報導表明鉑催化活性的提 高歸因於鈰(或鈰土)的儲氧容量。因此，本發明具有很高的工業價值。


圖1為說明改變鈰添加到採用氯鉑酸作為前軀體製備的鉑催化劑中的方 法，導致水煤氣變換反應活性改變的圖表；
圖2說明改變鈰添加到採用二硝基四氨基鉑作為前軀體製備的鉑催化劑 中的方法，導致水煤氣變換反應活性改變的圖表。
具體實施例方式
下面將詳細描述本發明。
如上所述，本發明提供了一種用於包括水煤氣變換反應在內的氧化/還 原反應的鉑基催化劑，由於鈰的使用，該催化劑具有更高的催化活性，無論 何種鉑前軀體，都保持了較高的活性，可由簡單、便捷而經濟的方法製備。 本發明的鉑基催化劑不只局限於水煤氣變換反應，可以在包括三元催化反 應、 一氧化碳的選擇性氧化反應、脫除氮的氧化物(NOx)的反應在內的多 種領域使用，在這些領域中，已有報導表明鉑催化活性的提高歸因於鈰的儲 氧容量。因此，本發明具有很高的工業價值。
用於本發明的載體可以含有單一金屬氧化物，例如氧化鋁、二氧化矽或 二氧化鈦，或者含有至少一種選自這些金屬氧化物作為主成分的複合氧化
物。載體的使用量優選為鉑基催化劑重量的70-98重量％。
作為載體，優選具有高的孔體積並特別適合在具有高空速的反應中使用
的。載體的孔體積大於0.2 cc/g，優選大於0.4cc/g。雖然載體可以是如球、 單塊、擠出物或丸狀材料，但是，優選具有大量尺寸約為0.1-100 pm的大孔
的模製材料。
載體也不僅限於這些載體形式，可以製備成如顆粒狀的形式，或可以通 過將載體組份塗覆在例如金屬泡沫、金屬篩、陶瓷泡沫或蜂窩的單塊基材、 金屬板基材或金屬纖維上而形成。
同時，本發明的催化劑可以通過仔細研磨粉狀或顆粒狀催化劑金屬，在 細粉中添加去離子水、有機溶劑或其類似物來製備漿料，然後將該漿料塗覆 在例如，金屬泡沫、金屬篩、陶瓷泡沫或蜂窩的單塊基材，金屬板基材或金 屬纖維上來製得。
本發明的催化劑至少負載有作為活性成分的鉑，但是，在本發明中負載 金屬例如鉑的方法沒有限制。負載金屬的方法的實例包括浸漬法(incipient wetness impregnation method),該方法包括根據載體的吸收容量製備具有給
定濃度的金屬催化劑前軀體的水溶液並促使水溶液被吸收到載體的孔隙中； 真空蒸發法，該方法包括將載體浸入溶解於過量去離子水中的金屬催化劑前 軀體的水溶液中，然後在約60-8(TC的溫度下在真空中緩慢乾燥含有前軀體 的溶液；將金屬催化劑前軀體的水溶液噴射到載體上的噴塗方法。
本發明最重要的特徵之一是對可用的鉑前軀體無特殊限制。
特別的是，根據本發明，使得含有滷素原子的化合物，例如，氯鉑酸 (H2PtCl6)，或不含有滷素的化合物，例如，硝酸四氨鉑(Pt(麗3)4(N。3)2)
這樣的硝酸氨鉑的鉑前軀體(即水溶性鉑鹽)的使用成為可能。尤其是，本 發明具有的最大的優勢是可以使用含有滷素原子的氯鉑酸而沒有任何限制。
隨水溶性鉑鹽負載量的提高，本發明的催化劑的低溫活性趨向於提高。
例如，在乾燥和煅燒後，鉑在製得的催化劑中的含量為0.1-10重量％。通常， 鉑的含量為0.5-5重量％。如果鉑的負載量太低，鉑的效果將不能充分顯現， 另一方面，如果負載量太高，將不能顯現出由於負載量增加而引起的性能方 面的明顯提高。
為了提高催化劑的活性，根據本發明的鉑基催化劑，除鉑外，還含有選 自鈽(Ce)、鋯(Zr)和錸(Re)中的至少一種金屬或其氧化物。
金屬前軀體，即水溶性金屬鹽的實例可以包括硝酸鹽，優選硝酸鈰 (Ce(N03)3'6H20)，基於鉬基催化劑的總量，金屬的負載量為1-20重量％， 但是從經濟效益的角度來說，優選為3-15重量％。
關於上述水溶性鉑鹽和其他水溶性鉑鹽的負載順序，順序負載鹽的方法
和同時負載鹽的方法均可使用，沒有特別的限制，但是，優選同時負載金屬 i卜
根據本發明，為了使由任何種類的水溶性鉑鹽獲得的催化劑都具有高的 活性，在水中加入C2-C10的烯化氧和上述水溶性鉑鹽以及水溶性金屬鹽， 並彼此混合，得到催化劑組合物。烯化氧優選氧化丙烯或氧化丁烯。
關於此，烯化氧的化學計量需求量(摩爾數)等於催化劑中出現的每一 種陽離子的摩爾數乘以該陽離子的氧化值所得到的數值的總和。然而，當使 用過量的烯化氧時，它可以在短期內表現出充足的效果。使用的烯化氧的量 優選為上述化學計量需求量的0.5-10倍，更優選為化學計量需求量的1-5倍。
烯化氧具有這樣的效應，或者逐漸提高金屬氫氧化物例如氫氧化鉑和氫 氧化鈰水溶液的pH值，或者使這些氫氧化物脫水形成具有鉑-氧-鈰(或者 鋯或錸)鍵的膠體相。因此，當催化劑組合物被負載到氧化鋁載體上並經過 乾燥和煅燒過程後，鉑與鈰土之間的結合比與氧化鋁載體之間的結合更強， 使由於添加鈰或類似物而產生的催化活性最大化。另外，例如當使用氧化丙
烯作為烯化氧時，通過形成例如l-氯-2-丙醇(CH3CH(0H)CH2C1)這樣的副 產物，然後在隨後的催化劑製備過程中被揮發掉，對於降低殘留在製得的催 化劑中滷素的量具有積極效果。
根據上述已知的傳統方法，催化劑組合物被浸漬到載體上，然後乾燥、 煅燒，提供本發明的催化劑。負載後，催化劑組合物優選在ll(TC左右乾燥， 然後在350-50(TC煅燒，但是，本發明並不只限於此。
所獲得的催化劑可以直接使用，但也可以在鉑被活化成被還原金屬後使 用。還原反應的進行既可以採用使用如肼這樣的還原劑的溼還原法，又可以 採用利用氫氣的氣相還原法。
本發明的上述鉑基催化劑可以有效地應用於例如， 一氧化碳的水煤氣變 換反應、三元催化反應、如一氧化碳的選擇性氧化反應這樣的氧化反應和如 脫除氮的氧化物這樣的還原反應。
採用簡單的方式，對可使用的水溶性鉑鹽的種類沒有任何限制，即可制 備本發明的鉑基催化劑，並且當該催化劑被應用於包括一氧化碳的水煤氣變 換反應、三元催化反應、脫除氮的氧化物(NOx)的反應以及一氧化碳的選 擇性氧化反應在內的多種氧化/還原反應時，它將顯示出優異的催化活性。該 催化劑在水煤氣變換反應中尤其有用，它可以有效地脫除含有氫氣作為主成 分、並且含有一氧化碳和水的烴類重整反應之後的重整氣中的一氧化碳。
準確地說，本發明的催化劑在難於使用己知的高溫水煤氣變換反應催化
劑和低溫水煤氣變換反應催化劑的250-35(TC溫度範圍內的水煤氣變換反應
中顯示出相當好的性能。它即使在高溫下也能除去一氧化碳，不會因甲烷化 而導致氫氣的損耗，因此，它在製備用於燃料電池的高純氫氣的生產過程中 特別有用。
下面將結合實施例進一步詳細地描述本發明，但是，本發明的範圍不只 局限於這些實施例。
實施例1
將5.7X 10—4 mol的氯鉬酸和6.27X IO-3 mol的硝酸鈰完全溶解於80 cc 去離子水中。將氧化丙烯加入溶液中，緊接著攪拌至少兩個小時。這裡，氧 化鈰與氧化丙烯之間的摩爾比被設定為1: 10。將形成的黃色膠體相溶液浸 漬在催化劑載體上。a-氧化鋁(比表面積100m2/g，孔體積0.49cc/g)用 作為催化劑載體，採用真空蒸發法負載。催化劑負載溶液在65-7(TC保持12 小時除去過量的水。製備的催化劑在ll(TC乾燥12小時以便徹底除去存在於 孔隙中的水，並在350。C煅燒3小時。在乾燥和煅燒過程中，氧化丙烯完全 氣化，沒有殘留在生成的催化劑中。鉑、鈰和鋁的重量比為l: 8: 91。
對所製備的催化劑的輪換反應活性進行測試。為了測試催化劑活性， 10%—氧化碳、12%二氧化碳和78%氫氣的混合氣用氮氣以1: 1的體積比進 行稀釋，並被用作反應氣。附加添加的水的量被設定為總的反應氣的25%， 一氧化碳與水的摩爾比被設定為6.6。當使用氫氣與氮氣比例為1: 3的混合 氣對催化劑在400。C持續進行4小時還原反應後，利用被還原的催化劑，在 下面的條件下實施催化劑活性測試5000/hr的氣時空速，latm的反應壓力， 200-400。C的反應溫度。測試結果在圖1中列出。
實施例2
將5.7X l(T4 mol的硝酸四氨鉑(II)和6.27X l(T3 mol的硝酸鈰溶解於 80 cc去離子水中。然後，在與實施例1相同的條件下對催化劑進行浸漬、 乾燥和煅燒，這樣製得了催化劑。鉑、鈰和氧化鋁的重量比為l: 8: 91。
所製備的催化劑的活性採用與實施例1相同的方式進行測試，測試結果 在圖2中列出。
對比例1
將5.18X10"mol的氯鉑酸完全溶解於80 cc去離子水中，製備鉑水溶液。 製備的水溶液被浸漬在氧化鋁載體上，催化劑的負載、乾燥和煅燒過程在與 實施例l相同的條件下進行，由此製備了具有鉑氧化鋁的重量比為l: 99 的鉑催化劑。
所製備的催化劑的活性採用與實施例1相同的方式進行測試，測試結果 在圖1中列出。
對比例2
將6.2Xl(^mol的硝酸鈰完全溶解於80cc去離子水中，然後，採用真 空蒸發法浸漬在氧化鋁載體上。負載了鈰的氧化鋁在IIO"C乾燥12小時， 以便完全除去水。然後，乾燥的氧化鋁在電爐中在空氣氣氛下在400'C煅燒 4小時，將浸漬的鈰轉化成鈰土 (氧化鈰)。
由此製備的鈰土-氧化鋁複合載體用鉑浸漬。
將5.18X10"mol的氯鉑酸完全溶解於80 cc去離子水中，製得鉑水溶液。 催化劑的負載、乾燥和煅燒過程在與實施例l相同的條件下進行。在製得的
催化劑中，鉑、鈰和氧化鋁之間的重量比為1: 8: 91。
所製備的催化劑的活性採用與實施例1相同的方式進行測試，測試結果 在圖1中列出。
對比例3
採用與對比例2相同的方式，利用實施例2中製備的鈰土-氧化鋁複合 載體以及硝酸四氨鉑(II)作為鉑前軀體，製備具有鉑鈰氧化鋁的重量 比為1: 8: 91的鉑催化劑。
所製備的催化劑的活性採用與實施例1相同的方式進行測試，測試結果 在圖2中列出。
圖1和2中列出的一氧化碳轉化率被定義為如下
一氧化碳轉化率(％) = (l-反應器出口處的一氧化碳的摩爾數/被導入 反應器的一氧化碳的摩爾數)xioo 甲烷選擇性被定義為如下
甲烷選擇性(％)=(產生的甲烷的摩爾數/反應的甲垸的摩爾數)xioo 上述實施例和對比例中製備的催化劑的活性測試結果在圖1和2中列 出。如圖1和2所示，與對比例1中製備的僅用鉑進行浸漬的催化劑相比較，
含有鈰的全部催化劑在催化活性方面都有極大的提高。然而，在與已有的方
法(美國專利No. 6，723，298、美國專利公開No. 2002/0061277A1和美國專利 No. 6,846,475)相似的對比例2和3中製備的催化劑顯示出的活性明顯不同 於在實施例1和2中製備的催化劑的活性。即使氯鉑酸(H2PtCl6 H20)被 用作鉑前軀體，在實施例1中製備的催化劑的活性也明顯高於與已有的技術 相似的對比例2中製備的催化劑的活性。因此，顯而易見，通過添加氧化丙 烯無需獨立而複雜的操作，緩解了使用氯鉑酸作為鉑前軀體的已有技術中發 生的問題，且本發明與已有的技術有明顯的差異，與改進了的己有技術(美國專利No. 6,723,298、美國專利公開No. 2002/0061277Al、美國專利No. 6,846,475以及韓國專利特開No. 2004-0063130)的催化劑相比，具有優異性 能的催化劑可以用簡單的方式製備。在實施例1中，作為鉑前軀體的氯鉬酸 可以用二亞硝酸二氨鉑(II) ( Pt(NH3)2(N02)2)、氫氧化四氨鉑(II)
(Pt(NH3)4(OH)2)、硝酸四氨鉑(II) (Pt(NH3)4(N03)2)等代替，但是在這種 實例中，提高催化劑活性的效應不大於使用氯鉑酸作為鉑前軀體的實例。
至於實施例2中製備的催化劑，在製得的催化劑中，1-20重量％的鈰含 量顯示出催化劑活性的提高，但是，表現最優的催化劑活性的鈰含量為3-15 重量％。在鈰含量高於20重量％的實例中，相反，觀察到了催化劑活性的 降低，這是由於在催化劑製備過程中，過量的鈰在催化劑孔隙中形成了厚的 鈰土 (氧化鈰)層，因而破壞了孔隙結構。韓國專利特開No. 2004-0063130 簡要地提及了一種與實施例2相似的方法，但是，並沒有提到詳細的實施例， 並將鉑前軀體限制為二亞硝酸二氨鉑(II) (Pt(NH3)2(N02)2)以及氫氧化四 氮鉬(II) ( Pt(NH3)4(OH)2 )，因此確定是不同於使用硝酸四氨鉑
(Pt(NH3)4(N03)2)作為鉑前軀體的實施例2。
由於在實施例1和2中製備的催化劑顯示出很低的甲烷化作用，它們在 氫氣的有效利用方面也具有優勢。作為典型的實例，根據實施例1的鉑基催 化劑在實施例1的性能測試條件下，直到350'C也沒有看到甲烷的產生，即 使在40(TC的反應溫度下，顯示出約為12%的很低的甲垸選擇性。
如上所述，與已有技術中製得的催化劑的性能相比，無論所使用的鉑前 軀體的種類如何，通過簡單的製備過程即可製得具有很好性能的鉑基催化 劑，因此本發明是具有優勢的。當被塗覆在例如具有粉末狀或球狀的模製材 料、顆粒、擠出物或者丸狀材料上，例如金屬泡沫、陶瓷泡沬或者蜂窩的單 塊基材、金屬板或金屬纖維上後，這種催化劑可以被主要應用於水煤氣變換 反應。然而，這種催化劑並不只局限於水煤氣變換反應中的應用，可以被應用於不同的領域，在這些領域中，由於鈰的儲氧能力而帶來的鉑催化劑活性 的提高已有報導，這些領域包括三元催化反應、 一氧化碳的選擇性氧化反應 以及脫除氮的氧化物(NOx)的反應。
雖然，已經結合具體實施方式
詳細地描述了本發明，但是本領域技術人 員可以認識到，這些實施例是僅僅用作例證的目的，根據本發明的用於氧化 /還原反應的鉑基催化劑不只局限於此，以及認識到在本發明的技術概念範圍 內的調整或改進是可能的。
對本發明的簡單改變和調整都在本發明的範圍之內，本發明詳細的範圍 由隨附的權利要求界定。
權利要求
1、一種用於氧化/還原反應的鉑基催化劑，該催化劑是通過將催化劑組合物浸漬在載體上，並且乾燥、煅燒被浸漬的催化劑組合物而製得的，所述催化劑組合物含有(i)選自鈰Ce、鋯Zr和錸Re所組成的組中的至少一種金屬的水溶性鹽；(ii)水溶性的鉑鹽；(iii)C2-C10的烯化氧以及(iv)水，所述載體含有選自氧化鋁、二氧化矽以及二氧化鈦中的至少一種。
2、 根據權利要求1所述的鉑基催化劑，其中，所述金屬的水溶性鹽可 以是硝酸鈰。
3、 根據權利要求1所述的鉑基催化劑，其中，所述水溶性鉑鹽是含有 或不含有滷素原子的化合物。
4、 根據權利要求1所述的鉑基催化劑，其中，所述水溶性鉑鹽是氯鉑酸H2PtCl6。
5、 根據權利要求1所述的鉑基催化劑，其中，所述烯化氧可以是氧化 丙烯或氧化丁烯。
6、 根據權利要求1所述的鉑基催化劑，其中，所述催化劑組合物含有 的烯化氧的含量為在該催化劑組合物中存在的每一種陽離子的摩爾數乘以 該陽離子的氧化值所得到的數值的總和的0.5-10倍。
7、 根據權利要求1所述的鉑基催化劑，其中，所述鉑基催化劑含有1-20 重量％的所述金屬，0.1-10重量％的鉑以及70-98重量％的所述載體。
8、 根據權利要求1所述的鉑基催化劑，其中，用於所述催化劑的所述載體是(i)粉末、(ii)球形、(iii)顆粒形式的擠出物或(iv)丸狀材料。
9、 根據權利要求1所述的鉑基催化劑，其中，用於所述催化劑的所述 載體能夠被塗覆在選自由金屬泡沫、陶瓷泡沫以及蜂窩所組成的組中的單塊 基材、金屬板或者金屬纖維上。
10、 根據權利要求1所述的鉑基催化劑，其中，所述催化劑是通過研磨 催化劑，使用該磨細的催化劑製備漿料，並將該漿料塗覆在選自由金屬泡沫、 陶瓷泡沫以及蜂窩所組成的組中的單塊基材、金屬板或者金屬纖維上而製得 的。
11、 權利要求1到10中任意一項所述的鉑基催化劑在選自由一氧化碳 的水煤氣變換反應、三元催化反應、 一氧化碳的選擇性氧化反應以及脫除氮 的氧化物的反應所組成的組中的氧化或還原反應中的應用。
全文摘要
本發明公開了一種用於氧化/還原反應的鉑基催化劑及其應用。該鉑基催化劑通過將催化劑組合物負載在載體上而製得，所述催化劑組合物含有選自鈰(Ce)、鋯(Zr)和錸(Re)中的至少一種金屬的水溶性鹽，所述載體含有選自氧化鋁、二氧化矽和二氧化鈦中的至少一種。公開的催化劑可以用簡單的方式製備，對於可使用的水溶性鉑鹽沒有任何特殊的限制，當該催化劑被應用於包括一氧化碳的水煤氣變換反應、三元催化反應、一氧化碳的選擇性氧化反應在內的各種氧化反應，以及被應用於如脫除氮的氧化物的反應這樣的還原反應時，該催化劑可以表現出良好的催化活性。特別地，即使在使用已有的高溫水煤氣變換反應催化劑和低溫水煤氣變換反應催化劑有困難的特定溫度範圍內，該公開的催化劑仍顯示出良好的性能。即使在高溫下，該催化劑也能脫除一氧化碳，不會由於甲烷化而損耗氫，因此，在生產用於燃料電池的高純度氫氣的制氫過程中特別有用。
文檔編號B01J23/40GK101346180SQ200680048952
公開日2009年1月14日 申請日期2006年11月29日 優先權日2005年12月23日
發明者尹永植, 林美淑, 郭柄聲, 金珍弘 申請人:Sk能源株式會社