專利名稱：一氧化碳還原一氧化氮的催化劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于一氧化碳還原一氧化氮反應(yīng)的催化劑，可同時(shí)消除汽車尾氣中的一氧化碳和一氧化氮。
CO和NO是汽車尾氣中的兩種主要污染物，它們對(duì)人體及其環(huán)境的危害是十分嚴(yán)重的。CO不但能使人造成慢性中毒，嚴(yán)重時(shí)還能使人中毒死亡；NO的毒性比一氧化碳還大，是一種致癌物質(zhì)，除此之外，它對(duì)環(huán)境的危害主要表現(xiàn)在它所造成的光化學(xué)煙霧、酸雨、溫室效應(yīng)和臭氧層空洞效應(yīng)等四大環(huán)境問題。目前，汽車尾氣所造成的環(huán)境污染已十分嚴(yán)重，如何徹底有效地消除汽車尾氣已成為世界各國(guó)所面臨的十分嚴(yán)峻而又緊迫的問題之一。
從目前的情況看，真正商業(yè)化了的催化劑還僅限于貴金屬催化劑(主要活性組分為Pt、Pd、Rh)，通常所用的載體為Al2O3等。這些催化劑通常高溫活性很高，缺點(diǎn)是低溫(小于200℃)活性很低。R.C.Rijkeboer撰文指出汽車在冷啟動(dòng)過程中排放尾氣的情況是十分嚴(yán)重的，這時(shí)候汽車尾氣排放的溫度很低，大約在100～150℃之間，上述催化劑在此溫度范圍對(duì)NO的轉(zhuǎn)化極低。為提高催化劑消除NO的低溫活性，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了研究，目前主要研究成果有Ravindranathan Thampi,K等(J Catal,1990,126:572)所報(bào)道的以TiO2(P25)為載體的Ru催化劑，該催化劑還僅限于固定源排放尾氣的消除；Yasuaki Qkamoto等報(bào)道的ZrQ2(Catal Taday,1997,3671)和TiO2-(Appl Surface Sci,1997 121/122:509)所負(fù)載的Cu催化劑，離實(shí)際應(yīng)用還有較大差距；王學(xué)中等(催化學(xué)報(bào)1997,18(6):443)所報(bào)道的CoCuAl(7∶1∶1)水滑石類化合物，雖然報(bào)道了具有很高的低溫活性(將NO完全轉(zhuǎn)化的最低溫度可達(dá)120℃)，但沒有報(bào)道高溫活性。
本發(fā)明的目的在于提供一種在CO+NO反應(yīng)中，既具有很高NO轉(zhuǎn)化的低溫活性，又具有很高NO轉(zhuǎn)化的高溫活性的催化劑，該催化劑能使NO在100～700℃之間達(dá)到完全轉(zhuǎn)化，具有較好的重復(fù)性和熱穩(wěn)定性。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明的催化劑是由活性組分A:CoMMgAl和組分B:PtRh/CoMMgAl(其中活性組分為Pt和Rh，載體為CoMMgAl)組成的催化劑，它能有效地催化反應(yīng)的進(jìn)行。催化劑中M為Cu、Cr、Ni,Co/Al=1～9、M/Al=1～2、Mg/Al=0～2(摩爾比)；在組分B中，活性組分Pt和Rh分別占整個(gè)組分B的0.10～1.0(質(zhì)量)％和0.01～0.20(質(zhì)量)％，其余由CoMMgAl組成的載體。組分A和組分B的質(zhì)量比為20∶1～50∶1。
本發(fā)明采用的催化劑為CoMMgAl[活性組分A]+PtRh/CoMMgAl[組分B,Pt和Rh為活性組分]，M為Cu、Cr、Ni，活性組分A由共沉淀法制備，沉淀劑為K2CO3和KOH；組分B由浸漬法制備，載體為活性組分A的前體。具體制備方法包括按催化劑中的Co、M、Mg、Al所占的摩爾分?jǐn)?shù)稱取一定量的Co、M、Mg、Al的硝酸鹽，溶于適量蒸餾水中，另將按CO32-/(Co+M+Mg+Al)=0.5～1.5(摩爾比)的比例稱取一定量的K2CO3，溶于適量蒸餾水中，然后將上述兩種溶液同時(shí)滴加于攪拌中的蒸餾水中，滴加完畢后，用KOH溶液將混合物的PH值調(diào)至10.0。然后在繼續(xù)攪拌的情況下老化10～15小時(shí)，然后過濾，洗滌至濾液的PH=7.0。最后在100～150℃干燥，制得催化劑前體，此前體用于制備催化劑的組分A和組分B。組分A的制備根據(jù)用量稱取一定量的前體于馬福爐中400～500℃焙燒10～15小時(shí)；組分B的制備按催化劑中的Pt,Rh在組分B中所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)稱取一定置的H2PtCl6.6H2O和RhCl3.H2O，溶于0.01～0.03摩爾/升的HCl溶液中，然后倒入一定量的已制得的前體，在100～150℃烘干后，再在400～500℃焙燒10～15小時(shí)，然后在5～15％H2/N2中還原3～5小時(shí)。最后按催化劑中組分A和組分B所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)稱取一定量的組分A和組分B，置于研缽中，研磨均勻，壓片粉碎成一定的目數(shù)。
本發(fā)明的所有催化劑均在NO和CO的比為1～2，反應(yīng)溫度為50～700℃條件下進(jìn)行，可將NO和CO高效地轉(zhuǎn)化。
實(shí)驗(yàn)中采用小反應(yīng)評(píng)價(jià)裝置，反應(yīng)器為內(nèi)徑為7毫米石英管，催化劑裝量為0.1～1.5克，反應(yīng)物和產(chǎn)物用SC-6氣相色譜儀進(jìn)行分析。
本發(fā)明采用的CoMMgAl+PtRh/CoMMgAl催化劑，僅含微量的貴金屬，可以在100～700℃的溫度范圍內(nèi)，將NO全部轉(zhuǎn)化，N2選擇性在200～700℃之間為100％:CO在大于150℃的轉(zhuǎn)化率為100％。
為了進(jìn)一步闡述本發(fā)明，特提供以下實(shí)施例。顯然，本發(fā)明的實(shí)施方式并不限于下述實(shí)施例。
取0.2克催化劑放入石英反應(yīng)器中，原料氣組成1.0％NO+1.0％CO，He平衡，體積空速為5000小時(shí)-1，反應(yīng)溫度為50～700℃，反應(yīng)物和產(chǎn)物用SC-6氣相色譜儀進(jìn)行分析。NO在100～700℃之間的轉(zhuǎn)化率為100％，N2選擇性在200～700℃之間為100％。CO在大于150℃時(shí)的轉(zhuǎn)化率為100％。
催化劑的活性評(píng)價(jià)方法同實(shí)施例1，NO在100～700℃之間的轉(zhuǎn)化率為100％,N2選擇性在200～700℃之間為100％。CO在大于150℃時(shí)的轉(zhuǎn)化率為100％。
催化劑的活性評(píng)價(jià)方法同實(shí)施例1，NO在100～700℃之間的轉(zhuǎn)化率為100％,N2選擇性在200～700℃之間為100％。CO在大于150℃時(shí)的轉(zhuǎn)化率為100％。
催化劑的活性評(píng)價(jià)方法同實(shí)施例1，NO在100～700℃之間的轉(zhuǎn)化率為100％，N2選擇性在200～700℃之間為100％。CO在大于150℃時(shí)的轉(zhuǎn)化率為100％。
催化劑的活性評(píng)價(jià)方法同實(shí)施例1，NO在100～700℃之間的轉(zhuǎn)化率為100％，N2選擇性在200～700℃之間為100％。CO在大于150℃時(shí)的轉(zhuǎn)化率為100％。
催化劑的活性評(píng)價(jià)方法同實(shí)施例1，NO在100～700℃之間的轉(zhuǎn)化率為100％，N2選擇性在200～700℃之間為100％。CO在大于150℃時(shí)的轉(zhuǎn)化率為100％。
催化劑的活性評(píng)價(jià)方法同實(shí)施例1，NO在100～700℃之間的轉(zhuǎn)化率為100％，N2選擇性在200～700℃之間為100％。CO在大于150℃時(shí)的轉(zhuǎn)化率為100％。
催化劑的活性評(píng)價(jià)方法同實(shí)施例1，NO在100～700℃之間的轉(zhuǎn)化率為100％，N2選擇性在200～700℃之間為100％。CO在大于150℃時(shí)的轉(zhuǎn)化率為100％。
催化劑的活性評(píng)價(jià)方法同實(shí)施例1，NO在100～700℃之間的轉(zhuǎn)化率為100％，N2選擇性在200～700℃之間為100％。CO在大于150℃時(shí)的轉(zhuǎn)化率為100％。
催化劑的活性評(píng)價(jià)方法同實(shí)施例Ⅰ，NO在100～700℃之間的轉(zhuǎn)化率為100％，N2選擇性在200～700℃之間為100％。CO在大于150℃時(shí)的轉(zhuǎn)化率為100％。
催化劑的活性評(píng)價(jià)方法同實(shí)施例1，NO在100～700℃之間的轉(zhuǎn)化率為100％，N2選擇性在200～700℃之間為100％。CO在大于150℃時(shí)的轉(zhuǎn)化率為100％。
催化劑的活性評(píng)價(jià)方法同實(shí)施例1，NO在100～700℃之間的轉(zhuǎn)化率為100％，N2選擇性在200～700℃之間為100％。CO在大于150℃時(shí)的轉(zhuǎn)化率為100％。
催化劑的活性評(píng)價(jià)方法同實(shí)施例1，NO在100～700℃之間的轉(zhuǎn)化率為100％，N2選擇性在200～700℃之間為100％。CO在大于150℃時(shí)的轉(zhuǎn)化率為100％。
權(quán)利要求
1．一種一氧化碳還原一氧化氮的催化劑，其特征在于由活性組分A的CoMMgAl和組分B的PtRh/CoMMgAl組成，組分B中活性組分為Pt和Rh，載體為CoMMgAl；M為Cu、Cr、Ni，Co/Al=1～9、M/Al=1～2、Mg/Al=0～2(摩爾比)；活性組分Pt和Rh分別占整個(gè)組分B的0.10～1.0(質(zhì)量)％和0.01～0.20(質(zhì)量)％；組分A和組分B的質(zhì)量比為20∶1～50∶1。
2．如權(quán)利要求1所說的催化劑的制備方法，其特征在于包括按Co/Al=1～9、M/Al=1～2、Mg/Al=0～2的摩爾比稱取Co、M、Mg、Al的硝酸鹽，溶于蒸餾水中，按CO32-和Co+M+Mg+Al的摩爾比為0.5～1.5的比例稱取K2CO3并溶于蒸餾水中，兩種溶液滴加在蒸餾水中，用KOH將其PH值調(diào)至10.0，老化10～15小時(shí)，過濾洗滌至濾液的PH=7.0，在100～150℃干燥制得催化劑前體；將部分催化劑前體在400～500℃焙燒10～15小時(shí)制得催化劑活性組分A的CoMMgAl；按活性組分Pt和Rh分別占整個(gè)組分B的0.1～1.0(質(zhì)量)％和0.01～0.20(質(zhì)量)％稱取H2PtCl6.6H2O和RhCl3.H2O溶于0.01～0.03摩爾/升的HCl溶液中，加入催化劑前體，在100～150℃下烘干，400～500℃焙燒，然后在5～15％H2/N2中還原3～5小時(shí)，制得組分B的PtRh/CoMMgAl；組分A和組分B按質(zhì)量比為20∶1～50∶1混合制得催化劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種一氧化碳催化還原一氧化氮的催化劑。本發(fā)明采用的催化劑由活性組分CoMMgAl和組分ptRh/CoMMgAl組成，其中M=Cu、Cr、Ni,采用共沉淀法制備，具有較高的低溫消除NO的活性,可在100~700℃達(dá)到100%的NO轉(zhuǎn)化,N
文檔編號(hào)B01J23/89GK1303739SQ9912491
公開日2001年7月18日 申請(qǐng)日期1999年11月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月30日
發(fā)明者陳英紅, 劉育 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所