專利名稱：有氧條件下催化消除一氧化碳和氫氣的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種有氧條件下催化消除CO、 H2以及CO+H2混合氣的方法。
背景技術：
微量-氧化碳與微量氫氣的消除對于環(huán)境保護和工業(yè)生產(chǎn)，如氣體凈化、安 全保障等方面有著極其重要的意義，催化氧化是一種簡單且行之有效的辦法。目 前，擔載鈀催化劑對H2有非常高的低溫催化氧化活性但對CO催化氧化活性較 差，而擔載金催化劑對CO具有極高的低溫催化氧化活性伹對H2催化氧化活性 較差。到目前為止，還沒有一種催化劑對CO和H2同時具有很高的催化氧化活 性。而且，在頭'際環(huán)境與生產(chǎn)過程中，CO與H2往往共存于同一體系中CO的 存在會使擔載鈀催化劑可逆中毒，對H2的催化活性大大降低。例如，工業(yè)合成 尿素，由于二氧化碳原料氣中通常含有少量的H2，它在合成過程中不被消耗， 若積累過多，將有可能導致爆炸，而且這樣的事件曾有發(fā)生。但是.二氧化碳原 料氣中微量的CO會強烈抑制H2的氧化，通常只有大幅度提高反應溫度才能達 到H2的完全消除。與此同時，H2的存在也會抑制擔載金催化劑對CO的催化氧 化活性。例如，潛艇在水下作業(yè)時，蓄電池和發(fā)動機在工作過程中會產(chǎn)生少量的 CO，為避免可能導致的爆炸和人員中毒，有必要在盡可能低的溫度下'實現(xiàn)CO 完全氧化，然而，蓄電池和發(fā)動機在工作過程中會同時產(chǎn)生少量H2，抑制CO 的氧化，只有提高反應溫度才能使CO完全轉化。因此，在較低溫度下催化消除 CO、 H2以及CO+H2混合氣不但意義重大，而且富有挑戰(zhàn)性。
擔載鈀催化劑具有優(yōu)異的催化性能,廣泛應用于石油精練的催化重整、加氣、 脫氫、甲烷氧化、氫氣氧化、氮氧化物消除等反應。鈀催化劑在石油化學工業(yè)中 的應用甚至超過鉑催化劑。例如，石油精煉中的催化重整，烷烴、芳烴的異構化反 應、脫氫反應,烯烴生產(chǎn)中的選擇加氫反應，乙醛、醋酸乙烯、甲基閃烯酸甲酯等 有機化工原料的生產(chǎn)均離不丌鈀催化劑。在各類有機化學反應中如氫化、氧化脫 氫、氫化裂解、偶聯(lián)、氫酯基化、 一碳化學以及汽車尾氣凈化等反應中，鈀是優(yōu) 良的催化劑,或是催化劑的重要組分之一。此外，在環(huán)境污染氣體消除、汽車尾氣消除屮鈀催化劑也起著相當重要的作用。
目前，大部分商業(yè)負載鈀催化劑都是通過浸漬法制備的這--方法雖然簡單
有效，但是不能制備出高分散的負載鈀催化劑，這也直接導致鈀催化劑對co的
活性不夠。隨著催化劑制備新技術的出現(xiàn)與發(fā)展，擔載鈀催化劑的性能在很多地 方還有提高的余地。例如，我們根據(jù)高分散金催化劑對一氧化碳的具有較離的低 溫氧化活性這一啟示，完全可以制備出高分散的負載鈀催化劑，使其不僅對氫氣
具有極高的催化活性，而且對co同樣有很高的催化活性，因而實現(xiàn)低溫下co
+H2混合氣的方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明的冃的在于提供一種低溫下有氧條件下催化消除微量CO、 H2以及
CO+H2混合氣的方法。
本發(fā)明通過如下措施來實現(xiàn)
-種有氧條件下催化消除一氧化碳和氫氣的方法，其特征在于采用氫氧化鐵
報載鈀催化劑，鈀質量百分含量為載體的0.1%—20%，在反應氣體空速為5.0x103 —3.0xl()4h"ml/g-催化劑，IOO'C及其以下消除微量CO、 H2以及CO+H2混合氣。
本發(fā)明的催化劑，使用共沉淀法制備，具體制備過程為 常溫下，將Fe(N03)3溶液與鈀鹽溶液混合均勻，攪拌下逐滴加入到沉淀劑 溶液中，形成共沉淀，攪拌分散、靜置、過濾、洗滌、20—100'C千燥，不焙燒, 不還原或者20—100 'C還原；載體鹽選自，Co(N03)2， A1(N03)3， Mn(N03)2， Ni(N03)2屮的一種。
在制備催化劑的過程中，所用的鈀鹽選g(NH4)2PdCl4、 H2PdCl4、 Pd(NO."r2H20或[Pd(CH3C00)2]3。
在制備催化劑的過程中，所用的沉淀劑選自NaOH、 Na2C03、 Li2C03、 NH3.H20、 KOH或K2C03。
本發(fā)明CO的消除溫度為-25 —IO(TC。
本發(fā)明H2的消除溫度為-20—100'C。
本發(fā)明CO+H2混合氣的消除溫度為-10—100。C。
本發(fā)明既能單獨消除有氧條件下的CO和H2，也可以同時消餘有氧條件下 CO+Hd昆合氣。消除溫度低，能夠在室溫和低于室溫下消除環(huán)境中的C0、 H2
以及CO+H2，且催化劑抗水性能較強，穩(wěn)定性好。
與己有技術相比，本發(fā)明具有的實質性的特點是
1、 所陽的催化體系為新型的髙分散的負載鈀催化劑。催化劑制備簡單，環(huán) 境友好，目.無需任何助劑。
2、 既可以單獨消除CO或者H2，也可以同時消除CO+H2混合氣。
3、 反應溫度較低，可以在室溫或者低于室溫下消除CO、 H2和CO+H2混
合氣。
具體實施例方式
實施例1:
將1M的Fe(N03)3溶液10ml與0.29M的H2PdCU溶液0.05ml混合均勻，強 烈攪拌下逐滴加入到1M的NaC03溶液30ml中，形成共沉淀，調節(jié)PH值為8, 繼續(xù)攪拌2h,靜置2.5h，過濾，以蒸餾水洗滌，室溫下放置24小吋使催化劑自 然干燥，10(TC純氫氣還原2小時，得催化劑catl。 實施例2:
將1M的Fe(N03)3溶液10 ml 0.29M的H2PdCU溶液0.2 ml混合均勻，覽于 一個錐形瓶中，強烈攪拌下逐滴加入1M到NaOH溶液20 ml中，形成共沉淀， 調節(jié)PH值為7.5，繼續(xù)攪拌3h，靜置3h,過濾，以蒸餾水洗滌，60匸干燥5小 時，6(TC下10XH2還原2小時，得催化劑cat2。 實施例3:
將1M的Fe(N03)3溶液10 ml與0.35M的(NH4)2PdCU溶液0.2 ml混合均勻， 置于—個錐形瓶中，強烈攪拌下逐滴加入到lM的K2CO3溶液30ml中，形成共 沉淀，i^節(jié)PH值為8，繼續(xù)攪拌2h，靜置2,5h，過濾，以蒸餾水洗滌，5(TC千 燥4小時，50'C 10 % H2還原2小時，得催化劑cat 3 。 實施例4:
將1M的Fe(N03)3溶液5 ml與0.35M M(NH4)2PdCl4溶液O.lml混合均勻， 暨于一個錐形瓶中，強烈攪拌下逐滴加入lM的KOH溶液"ml,形成共沉淀， i周節(jié)PH值為9，繼續(xù)攪拌2h，靜置2.5h，過濾，以蒸餾水洗滌，80。C下干燥4 小時，IO(TC 10°/oH2還原2小時，得催化劑cat4。 實施例5
在原料氣組成為CO: 1.0%; 02: 5,0%; &平衡(體積百分比)，氣體體積
空速為2.0xl041^的情況卜—，使用cat 1在40匸達到尾氣中殘余CO量< 10ppm。 實施例6:
在原料氣組成為CO: 1.0%; 02: 5.0%; N2平衡(體積百分比)，氣體體積 空速為2.0x104^的情況下，使用cat 3在一20"達到尾氣中殘余CO量<10 ppm。 實施例7:
在原料氣組成為H2: 1.0%: 02: 5.0%; N2平衡(體積百分比)，氣體體積 空速為2.()xl04h"的情況下，使用cat 1在l(TC達到尾氣中殘余112量<5卯m。 實施例8:
在原料氣組成為H2: 2.0%: 02: 5.0%; N2平衡(體積百分比)，氣體體積 空速為2.0x1.0411—1的情況下，使用cat4在一10'C達到尾氣中殘余H2量<5 ppm。 實施例9:
在原料氣組成為CO: 1.0%; H2: 1.0%; 02: 1.0%; N;r平衡(體積百分比)，
氣體體積'全'速為1.0xl04 hf1的情況下，使用cat 1在50'C達到尾氣中殘余CO量 < 10 ppm ，殘余H2量<5 ppm 。 實施例10:
在原料氣組成為CO: 1.0%; H2: 2.0%; 02: 2.0%: N2平衡(體積百分比)， 氣體體積空速為1.0xl04 h"的情況下，使用cat 3在O'C達到尾氣中殘余CO量 <10ppm，殘余H2量〈5ppm。
權利要求
1、一種有氧條件下催化消除一氧化碳和氫氣的方法，其特征在于采用氫氧化鐵擔載鈀催化劑，鈀質量百分含量為載體的0.1％-20％，在反應氣體空速為5.0×103-3.0×104h-1ml/g-催化劑，100℃及其以下消除微量CO、H2以及CO+H2混合氣。
2、 如權利要求l所述的方法，其特征在于CO的消除溫度為-25 —IOO'C。
3、 如權利要求l所述的方法，其特征在于H2的消除溫度為-20—IOO'C。
4、 如權利要求l所述的方法，其特征在于CO+H2混合氣的消除溫度為-10 —IO(TC,,
全文摘要
本發(fā)明涉及一種有氧條件下催化消除CO、H₂以及CO+H₂混合氣的方法。本發(fā)明使用氫氧化鐵擔載鈀催化劑。該方法既能單獨消除有氧條件下的CO和H₂，也可以同時消除有氧條件下CO+H₂混合氣。消除溫度低，能夠在室溫和低于室溫下消除環(huán)境中的CO、H₂以及CO+H₂，且催化劑抗水性能較強，穩(wěn)定性好。
文檔編號B01D53/86GK101195080SQ20061010529
公開日2008年6月11日 申請日期2006年12月9日 優(yōu)先權日2006年12月9日
發(fā)明者喬波濤, 劉樂全, 娟 張, 鄧友全 申請人:中國科學院蘭州化學物理研究所