專利名稱：一種用于富氫氣氛中co選擇氧化的催化劑及制法和應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及富氫氣氛中一氧化碳選擇氧化的催化劑，具體地說是一種用于富氫氣氛中CO選擇氧化的催化劑及制法和應用。
背景技術：
近幾年，由于人們環(huán)保意識的增強以及對化石燃料有限性的共識，世界上掀起了研究和開發(fā)質子交換膜燃料電池(PEMFC)的熱潮，PEMFC有望成為取代目前汽車動力的最有競爭力的動力源之一。
質子交換膜燃料電池的最佳工作溫度為80℃(由電解質-質子交換膜所決定)，但在室溫下也能正常工作(曲振平，銀催化劑上一氧化碳選擇氧化反應的研究，博士論文)。質子交換膜燃料電池所用的燃料有多種，主要包括純氫、低碳醇和烴類，由于受到使用場合、儲氫密度、成本等因素的限制，甲醇和汽油車載制氫更具有應用前景，而且甲醇、汽油作為液態(tài)燃料可利用現存的汽車燃料設施進行儲存，目前已成為人們研究與開發(fā)的熱點。但是甲醇、汽油經水汽重整、部分氧化重整或自熱重整制取的氫氣中均含有CO，通過水汽變換(WGS)后CO含量可降到0.5~2％，而PEMFC的電極為Pt電極，在工作溫度范圍內對CO非常敏感，100ppm的CO就會使Pt電極中毒，大大降低了燃料電池的性能，因此必須進一步降低重整氣中的CO濃度，在各種降低一氧化碳含量的方法中，一氧化碳的催化氧化消除無疑是最廉價最簡單有效的方法。
目前CO選擇氧化催化劑主要有1.Pt系催化劑人們研究較早的CO選擇氧化催化劑是Al2O3上負載Pt、Rh、Ru等貴金屬催化劑，《應用催化》A輯(總論)報道了D.H.Kim等研究的Pt/Al2O3催化劑，在原料氣1 vol.％ CO，1 vol.％ O2，50 vol.％H2和48 vol.％ He的條件下，在285℃時得到90％的CO轉化率和50％的CO選擇性(224，27-38，(2002))，其不足之處在于原料價格高，催化劑最佳反應溫度高?！洞呋靾蟆?98，37-42，(2004))報道了M.Echigo等研究的Ru/Al2O3在原料氣為0.5 vol.％ CO，20 vol.％CO2，0.75 vol.％ O2，3 vol.％ N2和H2為平衡氣的條件下，在130℃時借助甲烷化反應的發(fā)生，CO轉化率達到99.9％，選擇性為30.7％，但甲烷化反應會消耗大量的氫氣，不利于能源利用效率的提高。
2.Cu基催化劑目前研究較多、效果較好的Cu基催化劑是CuO-CeO2催化劑，《今日催化》雜志(93-95，241-246，(2004))報道了Liu等采用尿素溶膠凝膠法制備的CuO-CeO2催化劑，在空速240,000ml/h·gcat，原料氣1 vol.％ CO，1 vol.％ O2，50 vol.％ H2和48 vol.％ He的條件下，在145℃時得到96％的CO轉化率和97％的CO選擇性。
Cu基催化劑具有價格便宜和選擇性高的優(yōu)點，但催化劑反應的最佳溫度較高，常常伴有CO水汽轉換逆反應的發(fā)生，這就限制了其在質子交換膜燃料電池中的應用。
3.Ag催化劑專利CN 1428293A公開了一種用于低溫選擇氧化氫氣中CO的16wt.％Ag/SiO2催化劑，在原料氣為1 vol.％ CO，0.5 vol.％ O2，H2為平衡氣的條件下，其最佳反應溫度為45℃，CO最高轉化率為40％，對應的選擇性為45％。Ag催化劑有較好的低溫CO選擇氧化性能，但活性組分Ag含量高，催化劑預處理過程復雜，催化劑轉化率不高。
4.負載型Au催化劑就氫氣中一氧化碳低溫選擇氧化催化劑而言，要求其在較低溫度下消除少量的一氧化碳，而盡可能的不損耗氫氣，即要求催化劑有較高的低溫CO氧化活性和選擇性，還要有較好的穩(wěn)定性來適應于PEMFC的頻繁啟動。金屬氧化物負載的Au催化劑是CO低溫消除可選的催化劑，早在1989年，美國《催化雜志》上就報道了Haruta等人發(fā)現高分散于金屬氧化物(如Fe2O3)上納米金催化劑在低溫(-70℃)對CO氧化就有很高的催化活性(115，301-309(1989))。2000年，專利CN 1132683C公開了一種實用型低溫CO催化氧化催化劑，采用沉積沉淀或共沉淀的方法制備了Au與Co、Ni、Ti、Al的原子比為1∶1000～1∶10的負載型金催化劑，該催化劑主要應用于防毒面具或環(huán)境空氣中的CO催化氧化消除，在原料氣組成為1 vol.％ CO和空氣，空速為1.5×103h-1的條件下，可連續(xù)反應300分鐘，CO透過濃度不超過94ppm。專利CN 1565727A公開了一種金的負載率高、分散度高的催化劑制備方法-等體積浸漬法，用該法制備的催化劑對富氧氣氛中的CO具有很高的活性，在原料氣為1 vol.％ CO，12 vol.％ O2，87 vol.％ N2，空速為1.5×104h-1的條件下，CO完全轉化為CO2所需的最低溫度為-21℃。
近年來，金催化劑在選擇催化氧化富氫氣氛中CO的應用越來越多的被研究，《今日催化》雜志(75，157-167，(2002))報道了G.Avgouropoulos等人研究的2.9wt.％ Au/α-Fe2O3催化劑在原料氣為1 vol.％ CO，1.25 vol.％ O2，50 vol.％ H2，He為平衡氣的條件下，在45℃時得到100％的CO轉化率和82％的選擇性，但在質子交換膜燃料電池最佳工作溫度80℃時，其轉化率在90％左右，選擇性下降到40％，該催化劑活性組分金的負載量高，這就增加了催化劑的成本，不利于金催化劑應用的推廣?！赌茉础冯s志(135，177-183，2004)報道了G.Panzera等人研究的Au/CeO2催化劑在空速為110,000h-1，原料氣為1 vol.％ CO，1.5 vol.％ O2，48 vol.％ H2，He為平衡氣的條件下，在80℃時得到82％的CO轉化率和39％的選擇性，壽命為120h，到目前為止，是報道的金催化劑壽命(80℃)較長的催化劑，但80℃時的轉化率和選擇性不夠高。
發(fā)明目的本發(fā)明的目的在于提供一種Au負載量低、活性高、穩(wěn)定性好、操作溫度低的用于富氫氣氛中CO選擇氧化的催化劑及制備方法和應用。
本發(fā)明的目的是這樣實現的，以溶膠凝膠法制備的Ce∶Co(摩爾比)為0.1-0.6∶1的CeO2-CoOx復合氧化物為載體，以Au為活性組分，用沉積沉淀法將金負載到CeO2-CoOx復合氧化物載體上，金的負載量在1wt.％以下。
本發(fā)明的催化劑質量百分比組成為CeO2-CoOx復合氧化物載體99-99.8％，Au0.2-1.0％。
如上所述的CeO2-CoOx復合氧化物載體是鈰鈷摩爾比為0.1-0.6∶1。
本發(fā)明的催化劑制備方法如下(1)CeO2-CoOx復合氧化物的制備(A)分別將鈷和鈰的無機鹽溶解于無水乙醇中，醇溶液中鈷的含量為20-300克/升，鈰的含量為30-220克/升，室溫，強烈攪拌下，將鈰鹽醇溶液、鈷鹽醇溶液按鈰鈷摩爾比為0.1-0.6∶1混合均勻，采用正滴、反滴的加料方式加入到濃度為0.1-1.5M氫氧化鈉溶液中，使pH值為9-13，或將鈰鹽、鈷鹽醇溶液按鈰鈷摩爾比為0.1-0.6∶1采用并流的加料方式加入到蒸餾水中，用濃度為0.1-1.5M氫氧化鈉溶液調至pH值為9-13，pH值調節(jié)后繼續(xù)攪拌30-60分鐘，老化8-24小時，產物經過抽濾、蒸餾水洗滌，抽干后得水凝膠；上述步驟還可以以尿素為絮凝劑進行，具體實施方法如下將鈰和鈷的無機鹽按鈰鈷摩爾比為0.1-0.6∶1溶解于蒸餾水中制成鈷鹽和鈰鹽混合溶液，把相當于鈰和鈷質量的3-6倍的尿素加入到混合溶液中，強烈攪拌，水浴加熱至溶液沸騰，老化8-24小時，靜置冷卻至室溫。產物經過抽濾、蒸餾水洗滌，抽干后得水凝膠。
(B)將水凝膠用無水乙醇置換，除去凝膠中的水，抽濾，得醇凝膠；(C)將醇凝膠在100-120℃烘干，然后在300-500℃焙燒3-5小時，得到CeO2-CoOx復合氧化物。
(2)Au/CeO2-CoOx催化劑的制備AuCl3·HCl·4H2O或AuCl3配制成濃度為10-4～2.4×10-2M的水溶液，將CeO2-CoOx復合氧化物粉體加入到蒸餾水中配制成50-150gL-1的懸濁液，然后按催化劑組成將Au溶液加入到CeO2-CoOx復合氧化物載體的懸濁液中，在20～80℃，用沉淀劑調節(jié)溶液pH值為8～9，進行沉積沉淀，攪拌下老化1～3h，靜置、冷卻至室溫，經蒸餾水洗滌至無Cl-存在，100-120℃烘干，200-400℃焙燒2-4小時，成型得催化劑。
本發(fā)明催化劑的應用方法如下在固定床反應器中，裝入平均粒徑為40-60目的催化劑，然后將組成為0.2～2 vol ％ O2，0.2～2 vol ％ CO，50～90 vol ％ H2，其余為N2，或在該組成基礎上加入10～40 vol ％ CO2或/和5～25％ vol H2O(水蒸氣)的富氫原料氣，以空速1×104～5×104h-1通入裝有催化劑的反應器中，然后在常壓下，先在室溫下進行CO選擇氧化反應，待CO轉化率下降到20％～10％，再以2～10℃/min的速率升溫至200℃，進行程序升溫反應使富氫氣中的CO轉化生成CO2。另外還可以在50～120℃選擇一溫度點進行反應至催化劑失活，對催化劑的壽命進行評價。
如上所述的鈷和鈰的無機鹽可以是硝酸鹽或鹽酸鹽。
如上所述的沉淀劑可以為氨水、氫氧化鈉或碳酸鈉。
如上所述的催化劑可以是新鮮催化劑、還原或氧化預處理的催化劑。
本發(fā)明的Au/CeO2-CoOx催化劑與現有的富氫條件下CO低溫選擇氧化催化劑相比有以下優(yōu)點1.催化劑上貴金屬的負載量低?；钚越M分Au的負載量為1wt.％以下，有利于降低催化劑成本。
2.催化活性高、壽命長。本發(fā)明的催化劑在室溫下就有較高的活性和選擇性。如1.0wt.％ Au/(0.2)CeO2-CoOx催化劑，在室溫下就可使富氫氣中的CO 100％轉化，對應的選擇性為82％。
3.Au/CeO2-CoOx催化劑在室溫下具有較高的初活性(室溫下就能使富氫氣體中的CO完全消除)的特點，這種初活性的維持時間與載體組分有關，如1.0wt.％ Au/(0.1)CeO2-CoOx，1.0wt.％ Au/(0.2)CeO2-CoOx，1.0wt.％ Au/(0.46)CeO2-CoOx和1.0wt.％ Au/(0.6)CeO2-CoOx催化劑，其初活性維持的時間分別為4小時，7.5小時，9小時，12小時。
具體實施例方式
通過下述實施例可更詳細地說明本發(fā)明。
實施例1(1)稱取4.3424g Ce(NO3)3·6H2O和29.1g Co(NO3)2·6H2O，分別溶解于20ml無水乙醇中，室溫，攪拌下，將鈰鹽和鈷鹽醇溶液并流加入到蒸餾水中，用1M的NaOH溶液調節(jié)溶液pH＝9，繼續(xù)攪拌30分鐘，靜置老化24小時，抽濾，蒸餾水洗滌，抽干得水凝膠。用無水乙醇進行溶劑置換，交換凝膠中的水后得醇凝膠，抽干后，將濾餅在110℃烘干，在500℃焙燒3小時，即得鈰和鈷的摩爾比為0.1∶1的CeO2-CoOx復合氧化物，記作(0.1)CeO2-CoOx。
(2)稱取步驟(1)制備的復合氧化物粉體2.97g，加蒸餾水，配制成50g L-1的懸濁液。將AuCl3·HCl·4H2O溶解于蒸餾水配制成0.0243M的溶液，量取6.28ml該溶液，70℃，攪拌下滴加至載體懸濁液中，并用1M的NaOH水溶液調pH至8。攪拌下老化1h，靜置、冷卻至室溫。抽濾，用蒸餾水洗滌至無Cl-，將濾餅在110℃烘干，在200℃焙燒4小時，成型得活性組分質量百分含量為1wt.％的金催化劑，記作1wt.％ Au/(0.1)CeO2-CoOx催化劑。
(3)CO選擇氧化性能測試在連續(xù)流動的固定床微型反應器上進行，催化劑平均粒徑為40-60目，反應氣組成1 vol ％ CO，1 vol ％O2，50 vol ％ H2，48 vol ％N2。反應壓力為常壓，空速3×104h-1，先在室溫下進行反應，待CO轉化率下降到20％時，再以2℃/min的速率進行程序升溫反應。采用裝有碳分子篩色譜柱和氫火焰離子化檢測器的GC-8A型氣相色譜儀在線分析尾氣中的CO和CO2的濃度。采用裝有13X分子篩色譜柱和熱導池檢測器的GC-8A型氣相色譜儀在線分析尾氣中O2濃度，根據反應前后O2濃度變化計算O2的轉化率和CO生成CO2的選擇性。測試結果催化劑在室溫下就能使CO100％轉化，選擇性為50％，初活性維持了4小時。程序升溫反應中在50℃時，CO轉化率為85％，選擇性為47％。
實施例2(1)復合氧化物的制備過程同實施例1中的步驟(1)，不同之處在于分別將7.09g CeCl3·6H2O和23.78g CoCl2·6H2O溶于20ml無水乙醇中，用0.1M的氫氧化鈉溶液調節(jié)至溶液pH＝10后，繼續(xù)攪拌40分鐘，產物靜置老化12小時，在120℃烘干，該復合氧化物的鈰和鈷的摩爾比為0.2∶1，記作(0.2)CeO2-CoOx。
(2)催化劑的制備同實施例1中的步驟(2)，不同之處在于在20℃，用1M的碳酸鈉溶液調節(jié)溶液pH＝8.5，攪拌下老化2h，成型得活性組分質量百分含量為1wt.％的金催化劑，記作1wt.％Au/(0.2)CeO2-CoOx催化劑。
(3)新鮮催化劑1wt.％ Au/(0.2)CeO2-CoOx性能測試同實施例1中的步驟(3)，不同之處在于待CO轉化率下降到18％時，以5℃/min的速率進行程序升溫。測試結果催化劑在室溫下就能使CO100％轉化，選擇性為82％，初活性維持了7.5小時。程序升溫過程中，在80℃時CO轉化率最大為90％，選擇性50％。
(4)低溫還原(LTR)預處理催化劑1wt.％ Au/(0.2)CeO2-CoOx性能測試同實施例1中的步驟(3)，不同之處在于催化劑首先經過低溫還原在N2的保護下，升溫至200℃，N2吹掃1小時，然后切換成50ml/min H2還原預處理30分鐘，在N2的保護下降溫至120℃，穩(wěn)定30分鐘，然后切換成反應氣。進行催化劑的穩(wěn)定性測試，在反應開始時CO轉化率為100％，選擇性為82％，在反應進行了220小時后，轉化率降至90％，選擇性降至44％。
(5)低溫氧化(LTO)預處理催化劑1wt.％ Au/(0.2)CeO2-CoOx性能測試同(4)只是H2換成空氣，反應溫度為50℃。測試結果在反應開始時CO轉化率為100％，選擇性為82％，在反應進行了271小時后，轉化率降至90％，選擇性降至45％。
(6)反應氣組分變化對催化劑性能影響測試同實施例1中的步驟(3)，不同之處在于，在N2氣保護下直接升至反應溫度80℃，然后切換成反應氣0.5 vol ％ CO，1 vol ％ O2，50 vol ％ H2，48.5 vol ％N2。測試結果在反應開始時CO轉化率為100％，選擇性為25％，在反應進行了700小時后，轉化率降至96％，選擇性降至23％。
實施例3(1)分別將4.34g Ce(NO3)3·6H2O和29.1g Co(NO3)2·6H2O溶于100ml蒸餾水中，攪拌混合均勻，向該溶液中加入32.86g尿素，強烈攪拌下，水浴加熱至溶液沸騰，攪拌下老化24小時，靜置冷卻至室溫，抽濾水洗得水凝膠，然后用無水乙醇進行溶劑置換，交換凝膠中的水后得醇凝膠，抽干后，將濾餅在100℃烘干，在300℃焙燒5小時，即得Ce∶Co摩爾比為0.1∶1的CeO2-CoOx(urea)復合氧化物粉體，記作(0.1)CeO2-CoOx。
(2)催化劑的制備同實施例1中的步驟(2)，不同之處在于金的前驅物為1.04×10-4M的AuCl3水溶液，反應溫度為40℃，用25～28％的氨水調節(jié)溶液pH＝9，攪拌下老化3h，催化劑在110℃烘干，400℃焙燒2小時，成型得活性組分質量百分含量為0.1wt.％的金催化劑，記作0.1wt.％ Au/(0.1)CeO2-CoOx(urea)。
(3)催化劑性能測試同實施例1中的步驟(3)，不同之處在于反應氣組成0.2 vol ％ CO，0.2 vol ％ O2，90 vol ％ H2，9.6 vol ％N2。反應壓力為常壓，空速5×104h-1測試結果催化劑在室溫下就能使CO100％轉化，選擇性為50％，初活性維持了1.7小時，程序升溫過程中，在70℃時CO轉化率最大為85％，選擇性為40％。
實施例4(1)復合氧化物的制備過程同實施例1中的步驟(1)，不同之處在于CeCl3·6H2O的用量為6.18g，Co(NO3)2·6H2O的用量為10.88g，用1.5M的氫氧化鈉溶液調節(jié)溶液pH＝11后，繼續(xù)攪拌60分鐘，靜置老化8小時，復合氧化物的焙燒溫度為400℃焙燒4小時，該復合氧化物的鈰和鈷的摩爾比為0.46∶1，記作(0.46)CeO2-CoOx。
(2)催化劑的制備同實施例1中的步驟(2)，不同之處在于金的前驅物為2.54×10-3M的AuCl3水溶液，反應溫度為80℃，用25～28％的氨水調節(jié)溶液pH＝9，攪拌下老化3h，催化劑在120℃烘干，400℃焙燒3小時，成型得活性組分質量百分含量為1wt.％的金催化劑，記作1wt.％ Au/(0.46)CeO2-CoOx。
(3)催化劑性能測試同實施例1中的步驟(3)，不同之處在于反應氣組成2 vol ％ CO，2 vol ％ O2，75 vol ％ H2，5 vol ％ H2O，16vol ％N2。反應壓力為常壓，空速4×104h-1測試結果催化劑在室溫下就能使CO100％轉化，選擇性為50％，初活性維持了9小時，程序升溫時，在100℃時CO轉化率最大為92％，轉化率為47％。
實施例5(1)分別將15.1376g Ce(NO3)3·6H2O和21.76g Co(NO3)2·6H2O溶于150ml蒸餾水中，攪拌混合均勻，向該溶液中加入28g尿素，強烈攪拌下，水浴加熱至溶液沸騰，攪拌下老化8小時，靜置冷卻至室溫，抽濾水洗得水凝膠，然后用無水乙醇進行溶劑置換，交換凝膠中的水后得醇凝膠，抽干后，將濾餅在120℃烘干，在400℃焙燒5小時，即得Ce∶Co摩爾比為0.46∶1的CeO2-CoOx(urea)復合氧化物粉體，記作(0.46)CeO2-CoOx(urea)。
(2)催化劑的制備同實施例3中的步驟(2)，不同之處在于把復合氧化物粉體配制成100g L-1的懸濁液，金前驅物的用量為3.14ml，100℃烘干，在300℃焙燒2小時，成型得活性組分質量百分含量為0.5wt.％的金催化劑，記作0.5wt.％ Au/(0.46)CeO2-CoOx(urea)。
(3)催化劑性能測試同實施例1中的步驟(3)，不同之處在于反應氣為1 vol ％ CO，0.5 vol ％ O2，50 vol ％ H2，20 vol ％ CO2，25vol ％ H2O，3.5 vol ％N2?？账?.5×104h-1，待CO轉化率降至10％時，以5℃/min的速率進行程序升溫。測試結果在60℃時，CO最高轉化率為82％，選擇性為82％。
實施例6(1)復合氧化物的制備過程同實施例1，不同之處在于Ce(NO3)3·6H2O的用量為13.0272g，CoCl2·6H2O的用量為11.89g，用0.5M的氫氧化鈉溶液調節(jié)至溶液pH＝13，在100℃烘干。該復合氧化物的鈰和鈷的摩爾比為0.6∶1，記作(0.6)CeO2-CoOx。
(2)催化劑的制備同實施例1中的步驟(2)，不同之處在于復合氧化物配制成150g L-1的懸濁液，反應溫度為60℃，金的前驅物溶液用量為3.77ml，成型得活性組分質量百分含量為0.6wt.％的金催化劑，記作0.6wt.％ Au/(0.6)CeO2-CoOx。
(3)催化劑性能測試同實施例2中的步驟(3)，不同之處在于反應氣為0.5 vol ％ CO，0.5 vol ％ O2，50 vol ％ H2，40 vol ％ CO2，9vol ％N2，空速為1×104h-1升溫速率為10℃/min。測試結果在室溫下催化劑就能使CO100％轉化，選擇性為50％，初活性維持了12小時，程序升溫時，在105℃時CO轉化率最大為90％，選擇性42％。
實施例7(1)復合氧化物的制備過程同實施例5，不同之處在于Ce(NO3)3·6H2O的用量為13.03g，CoCl2·6H2O的用量為11.89g，溶于100ml蒸餾水中，向該溶液中加入43g尿素，攪拌下老化12小時，即得Ce∶Co摩爾比為0.6∶1的CeO2-CoOx(urea)復合氧化物粉體，記作(0.6)CeO2-CoOx(urea)。
(2)催化劑的制備同實施例1中的步驟(2)，不同之處在于把復合氧化物粉體配制成100g L-1的懸濁液，金前驅物的用量為1.26ml，100℃烘干，在300℃焙燒3小時，成型得活性組分質量百分含量為0.2wt.％的金催化劑，記作0.2wt.％ Au/(0.46)CeO2-CoOx(urea)。
(3)催化劑性能測試同實施例1中的步驟(3)，不同之處在于反應氣為1 vol ％ CO，0.5 vol ％ O2，60 vol ％ H2，10 vol ％ CO2，10vol ％ H2O，18.5 vol ％N2?？账?×104h-1。測試結果在80℃時，CO最高轉化率為93％，選擇性為93％。
權利要求
1.一種用于富氫氣氛中CO選擇氧化的催化劑，其特征在于催化劑質量百分比組成為CeO2-CoOx復合氧化物載體99-99.8％，Au0.2-1.0％。
2.如權利要求1所述的一種用于富氫氣氛中CO選擇氧化的催化劑，其特征在于所述的CeO2-CoOx復合氧化物載體是鈰鈷摩爾比為0.1-0.6∶1。
3.如權利要求1或2所述的一種用于富氫氣氛中CO選擇氧化的催化劑的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)CeO2-CoOx復合氧化物的制備(A)分別將鈷和鈰的無機鹽溶解于無水乙醇中，醇溶液中鈷的含量為20-300克/升，鈰的含量為30-220克/升，室溫，強烈攪拌下，將鈰鹽醇溶液、鈷鹽醇溶液按鈰鈷摩爾比為0.1-0.6∶1混合均勻，采用正滴、反滴的加料方式加入到濃度為0.1-1.5M氫氧化鈉溶液中，使pH值為9-13，或將鈰鹽、鈷鹽醇溶液按鈰鈷摩爾比為0.1-0.6∶1采用并流的加料方式加入到蒸餾水中，用濃度為0.1-1.5M氫氧化鈉溶液調至pH值為9-13，pH值調節(jié)后繼續(xù)攪拌30-60分鐘，老化8-24小時，產物經過抽濾、蒸餾水洗滌，抽干后得水凝膠；或將鈰和鈷的無機鹽按鈰鈷摩爾比為0.1-0.6∶1溶解于蒸餾水中制成鈷鹽和鈰鹽混合溶液，把相當于鈰和鈷質量的3-6倍的尿素加入到混合溶液中，強烈攪拌，水浴加熱至溶液沸騰，老化8-24小時，靜置冷卻至室溫，產物經過抽濾、蒸餾水洗滌，抽干后得水凝膠；(B)將水凝膠用無水乙醇置換，除去凝膠中的水，抽濾，得醇凝膠；(C)將醇凝膠在100-120℃烘干，然后在300-500℃焙燒3-5小時，得到CeO2-CoOx復合氧化物。(2)Au/CeO2-CoOx催化劑的制備AuCl3·HCl·4H2O或AuCl3配制成濃度為10-4～2.4×10-2M的水溶液，將CeO2-CoOx復合氧化物粉體加入到蒸餾水中配制成50-150gL-1的懸濁液，然后按催化劑組成將Au溶液加入到CeO2-CoOx復合氧化物載體的懸濁液中，在20～80℃，用沉淀劑調節(jié)溶液pH值為8～9，進行沉積沉淀，攪拌下老化1～3h，靜置、冷卻至室溫，經蒸餾水洗滌至無Cl-存在，100-120℃烘干，200-400℃焙燒2-4小時，成型得催化劑。
4.如權利要求3所述的一種用于富氫氣氛中CO選擇氧化的催化劑的制備方法，其特征在于所述的鈷和鈰的無機鹽可以是硝酸鹽或鹽酸鹽。
5.如權利要求3所述的一種用于富氫氣氛中CO選擇氧化的催化劑的制備方法，其特征在于所述的沉淀劑可以為氨水、氫氧化鈉或碳酸鈉。本發(fā)明催化劑的應用方法如下
6.如權利要求1或2所述的一種用于富氫氣氛中CO選擇氧化的催化劑的應用，其特征在于在固定床反應器中，裝入平均粒徑為40-60目的催化劑，然后將組成為0.2～2vol％O2，0.2～2vol％CO，50～90vol％H2，其余為N2，或在該組成基礎上加入10～40vol％CO2或/和5～25％vol H2O(水蒸氣)的富氫原料氣，以空速1×104～5×104h-1通入裝有催化劑的反應器中，然后在常壓下，先在室溫下進行CO選擇氧化反應，待CO轉化率下降到20％～10％，再以2～10℃/min的速率升溫至200℃，進行程序升溫反應使富氫氣中的CO轉化生成CO2。
全文摘要
一種用于富氫氣氛中CO選擇氧化的催化劑質量百分比組成為CeO
文檔編號B01J23/83GK101028601SQ20071006170
公開日2007年9月5日 申請日期2007年4月13日 優(yōu)先權日2007年4月13日
發(fā)明者王建國, 王輝, 朱華青, 秦張峰 申請人:中國科學院山西煤炭化學研究所