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1、(10)申请公布号 CN 104258875 A (43)申请公布日 2015.01.07 C N 1 0 4 2 5 8 8 7 5 A (21)申请号 201410460882.X (22)申请日 2014.09.09 B01J 23/89(2006.01) B01J 32/00(2006.01) B01J 37/02(2006.01) B01D 53/62(2006.01) B01D 53/86(2006.01) (71)申请人上海纳米技术及应用国家工程研究 中心有限公司 地址 200241 上海市闵行区江川东路28号 (72)发明人何丹农 高振源 赵昆峰 杨玲 蔡婷 袁静 (74)专利。
2、代理机构上海东方易知识产权事务所 31121 代理人唐莉莎 (54) 发明名称 用于一氧化碳常温催化氧化的整体式催化剂 及制备和应用 (57) 摘要 本发明涉及一种用于一氧化碳常温催化氧 化的整体式催化剂及其制备和应用。该催化剂 以涂覆活性涂层的堇青石蜂窝陶瓷为载体，以 PdCl 2 和CuCl 2 为活性组分，通过等体积浸渍法 将PdCl 2 和CuCl 2 担载在载体上，高温焙烧后得 到整体式催化剂。该整体式催化剂制备方法简 单，贵金属利用率高、催化活性高、使用寿命长， 可在常温（030）、低浓度（0100ppm）、高空速 （1000060000h -1 ）条件下催化氧化CO，适用于道 路。
3、隧道或地下停车场等半封闭空间中低浓度CO 的常温消除。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书4页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 (10)申请公布号 CN 104258875 A CN 104258875 A 1/1页 2 1.一种用于一氧化碳常温催化氧化的整体式催化剂，其特征在于，所述催化剂载体为 涂覆活性涂层的堇青石蜂窝陶瓷；活性组分为氯化钯（PdCl 2 ）和氯化铜（CuCl 2 ）；其中PdCl 2 中的Pd在整体式催化剂中的含量为1.03.0 g/L，CuCl 2 中的Cu在整体式催化剂中的含 量为2.010 g/L；。
4、活性涂层负载量占在堇青石蜂窝陶瓷的质量百分比为520%。 2.根据权利要求1所述用于一氧化碳常温催化氧化的整体式催化剂的制备方法，其特 征在于，包括以下步骤： （1）载体需预先涂覆一层活性涂层： 将拟薄水铝石、-Al 2 O 3 粉末、异丙醇加入到去离子水中，搅拌条件下加入硝酸调节pH 值至3-4，继续搅拌10-60分钟形成浆料；将堇青石蜂窝陶瓷载体浸泡在浆料中1-15分钟， 取出后高压气枪吹扫，晾干，在3080烘干，然后在200800马弗炉中焙烧4小时， 得到涂覆活性涂层的堇青石蜂窝陶瓷； （2）采用等体积浸渍法制备整体式催化剂： 将PdCl 2 和CuCl 2 溶解在氨水溶液中，把涂覆活性。
5、涂层的堇青石蜂窝陶瓷浸渍在溶液 中，待溶液完全吸收后，将整体式催化剂在3080烘干，然后在200500焙烧28 小时。 3.根据权利要求2所述用于一氧化碳常温催化氧化的整体式催化剂的制备方法，其特 征在于，步骤（2）所述等体积浸渍法为：预先测定涂覆有活性涂层的堇青石蜂窝陶瓷的吸 水率，然后根据吸水率加入饱和吸收所需体积的PdCl 2 -CuCl 2 氨水溶液。 4.根据权利要求1所述用于一氧化碳常温催化氧化的整体式催化剂用于常温、低浓 度、高空速条件下一氧化碳的催化氧化，特别适用于道路隧道或地下停车场等半封闭空间 中低浓度一氧化碳的消除。 权 利 要 求 书CN 104258875 A 1/4。
6、页 3 用于一氧化碳常温催化氧化的整体式催化剂及制备和应用 技术领域 0001 本发明涉及一种用于CO常温催化氧化的整体式催化剂及其制备方法。该催化剂 适用于常温（030）、低浓度（0100 ppm）、高空速（1000060000 h -1 ）条件下CO的催化氧 化，特别适用于道路隧道或地下停车场等半封闭空间中低浓度CO的消除。 背景技术 0002 随着汽车保有量的不断上升，城市交通拥堵和停车难问题日益加剧。发展道路隧 道和地下停车场等半封闭空间是目前主要的解决方案。但是这类半封闭空间内空气流通较 差，汽车怠速或冷启动造成排放的污染物在空间内不断累积，污染物浓度超过国家二级空 气质量标准。环境。
7、中CO的存在具有很大的危害性，它可以和人体的血红蛋白结合，削弱血 红蛋白的输氧能力，从而损害人的中枢神经系统，导致人中毒甚至死亡。 0003 目前CO的消除方法主要是以催化氧化法为主，该方法因具有效率高、无二次污 染、适用范围广等优点，已成为当前CO治理领域研究和应用的主流发展方向。CO催化剂可 分为非贵金属催化剂体系和贵金属催化剂体系两大类。非金属CO催化剂主要以CuO-MnOx 复合氧化物为主要成分的Hopcalite催化剂（G.J. Hutchingsa, et. al., Appl. Catal. A 1998, 166: 143-152.）为代表，一直用在矿井和军用防毒面具中。虽然H。
8、opcalite催化 剂活性高，但是在含水汽气氛中，会迅速失活。贵金属催化剂体系中的负载型Waker-Typer 催化剂(PdCl 2 CuCl 2 )（中国发明专利CN101898137A）在室温条件下对CO具有很高的催化 性能，并且具有很好的抗水性和使用寿命，但是成本较高。 0004 汽车尾气三效催化剂（Three-way catalyst，TWCs）是将Pd、Pt和Rh等贵金属负 载在涂覆有-A l 2 O 3 或铈锆氧化物的蜂窝陶瓷载体上，可以将汽车正常行使过程中产生的 尾气转化为无害产物，但是其使用温度高，需达到300-900，无法用于常温下污染物的消 除；赵福真等人（无机化学学报,。
9、 2013, 29（4）研究了Cu x Ce 1-x O 2-x /SBA-15/堇青石整体式 催化剂对CO的催化氧化性能，CO可以在140完全转化，无法用于常温条件下对CO的催化 氧化；中国发明专利CN 102114428 B公开了用于常温氧化CO、甲醛的整体式催化剂及其制 备方法，在常温条件下能同时消除CO和甲醛，抗毒、抗湿性能强，性能稳定，但是使用寿命 在专利中没有提到。 发明内容 0005 为克服现有技术的不足，本发明提供一种用于一氧化碳常温催化氧化的整体式催 化剂及制备和应用。 0006 一种用于一氧化碳常温催化氧化的整体式催化剂，其特征在于，所述催化剂载体 为涂覆活性涂层的堇青石蜂。
10、窝陶瓷；活性组分为氯化钯（PdCl 2 ）和氯化铜（CuCl 2 ）；其中 PdCl 2 中的Pd在整体式催化剂中的含量为1.03.0 g/L，CuCl 2 中的Cu在整体式催化剂中 的含量为2.010 g/L；活性涂层负载量占在堇青石蜂窝陶瓷的质量百分比为520%。 0007 一氧化碳常温催化氧化的整体式催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步 说 明 书CN 104258875 A 2/4页 4 骤： （1）载体需预先涂覆一层活性涂层： 将拟薄水铝石、-Al 2 O 3 粉末、异丙醇加入到去离子水中，搅拌条件下加入硝酸调节pH 值至3-4，继续搅拌10-60分钟形成浆料；将堇青石蜂窝陶瓷载。
11、体浸泡在浆料中1-15分钟， 取出后高压气枪吹扫，晾干，在3080烘干，然后在200800马弗炉中焙烧4小时，得 到涂覆活性涂层的堇青石蜂窝陶瓷； （2）采用等体积浸渍法制备整体式催化剂： 将PdCl 2 和CuCl 2 溶解在氨水溶液中，把涂覆活性涂层的堇青石蜂窝陶瓷浸渍在溶液 中，待溶液完全吸收后，将整体式催化剂在3080烘干，然后在200500焙烧28 小时。 0008 步骤（2）所述等体积浸渍法为：预先测定涂覆有活性涂层的堇青石蜂窝陶瓷的吸 水率，然后根据吸水率加入饱和吸收所需体积的PdCl 2 -CuCl 2 氨水溶液。 0009 一氧化碳常温催化氧化的整体式催化剂用于常温、低浓度、。
12、高空速条件下一氧化 碳的催化氧化，特别适用于道路隧道或地下停车场等半封闭空间中低浓度一氧化碳的消 除。 0010 与已有技术相比，本发明具有的实质特点是：整体式催化剂载体机械强度高，满足 工程施工要求；可以在常温下（030）实现低浓度CO（0100 ppm）的有效消除；可用于高 空速（1000060000 h -1 ）条件；良好的抗水性和抗卤素毒化能力；活性涂层占载体含量可控 （520%）；采用等体积浸渍法制备整体式催化剂，制备方法简单，贵金属利用率高、用量低， 便于大规模工业化使用。 0011 该整体式催化剂制备方法简单，贵金属利用率高、催化活性高、使用寿命长，可在 常温（030）、低浓度（。
13、0100 ppm）、高空速（1000060000 h -1 ）条件下催化氧化CO，适用于 道路隧道或地下停车场等半封闭空间中低浓度CO的常温消除。 具体实施方式 0012 以下对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行 实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施 例。 0013 实施例1： 堇青石蜂窝陶瓷载体的涂覆：将40g拟薄水铝石、10g -Al 2 O 3 粉末、1.5g异丙醇加入 到50g去离子水中，搅拌条件下加入硝酸调节pH值至3-4，继续搅拌20分钟形成浆料；将 体积为5cm5cm5cm的堇青石蜂窝陶瓷载体浸泡在浆料中5分。
14、钟，取出后高压气枪吹扫， 晾干，在50烘干，然后在550马弗炉中焙烧4h。经称重，堇青石蜂窝陶瓷载体的活性涂 层的负载量为17.5%。 0014 2.5g/L Pd整体式催化剂的制备：将0.52 g PdCl 2 和1.67 g CuCl 2 溶于20mL浓 氨水中，待完全溶解后，将上述涂覆活性涂层的5cm5cm5cm的堇青石蜂窝陶瓷载体浸 渍在溶液里，待溶液完全吸收后，将整体式催化剂在50烘干，最后在300马弗炉中焙烧 4h。 0015 催化剂评价方法：把CO常温氧化反应在常压固定床U型反应器（内径为11 mm）中 说 明 书CN 104258875 A 3/4页 5 进行性能评价。所用原料。
15、气组分为：CO浓度为20 ppm，其余为空气，总流量为1 L/min。将 整体式催化剂切成底面积为1cm 2 、高度为2.5cm的圆柱体（体积为2.5cm 3 ），对应体积空速为 24000h -1 。常压固定床U型反应器放置在30恒温水浴槽内，原料气体直接通过催化剂床 层。使用一氧化碳分析仪（Thermo，Model 48i）进行产物分析，仪器的最低检测限为0.04 ppm。 0016 测试结果表明，在24000h -1 体积空速下，2.5g/L Pd整体式催化剂（17.5%活性涂层 负载量）对CO的初始净化效率为87.1%，催化剂使用50h后净化效率为83.8%。 0017 实施例2： 堇。
16、青石蜂窝陶瓷载体的涂覆同实施例1。 0018 2.0g/L Pd整体式催化剂的制备：将实施例1中的PdCl 2 质量改为0.42g，其余制 备方法同实施例1。 0019 催化剂评价方法同实施例1。测试结果表明，2.0g/L Pd整体式催化剂（17.5%活 性涂层负载量）对CO的初始净化效率为82.9%，催化剂使用50h后净化效率为78.3%。 0020 实施例3： 堇青石蜂窝陶瓷载体的涂覆同实施例1。 0021 1.5g/L Pd整体式催化剂的制备：将实施例1中的PdCl 2 质量改为0.31g，其余制 备方法同实施例1。 0022 催化剂评价方法同实施例1。测试结果表明，1.5g/L Pd整。
17、体式催化剂（17.5%活 性涂层负载量）对CO的初始净化效率为74.3%，催化剂使用50h后净化效率为67.6%。 0023 实施例4： 堇青石蜂窝陶瓷载体的涂覆：将实施例1中的去离子水质量改成100g，其余制备方法 同实施例1。经称重，堇青石蜂窝陶瓷载体的活性涂层的负载量为12.0%。 0024 2.5g/L Pd整体式催化剂的制备：将实施例1中的17.5%活性涂层负载量的堇青 石蜂窝陶瓷载体改成12.0%活性涂层负载量的堇青石蜂窝陶瓷载体，其余制备方法同实施 例1。 0025 催化剂评价方法同实施例1。测试结果表明，2.5g/L Pd整体式催化剂（12.0%活 性涂层负载量）对CO的初始净。
18、化效率为85.6%，催化剂使用50h后净化效率为81.2%。 0026 实施例5： 堇青石蜂窝陶瓷载体的涂覆同实施例4。 0027 2.0g/L Pd整体式催化剂的制备：将实施例2中的17.5%活性涂层负载量的堇青 石蜂窝陶瓷载体改成12.0%活性涂层负载量的堇青石蜂窝陶瓷载体，其余制备方法同实施 例2。 0028 催化剂评价方法同实施例1。测试结果表明，2.0g/L Pd整体式催化剂（12.0%活 性涂层负载量）对CO的初始净化效率为81.7%，催化剂使用50h后净化效率为76.7%。 0029 实施例6： 堇青石蜂窝陶瓷载体的涂覆同实施例4。 0030 1.5g/L Pd整体式催化剂的制备：将实施例3中的17.5%活性涂层负载量的堇青 石蜂窝陶瓷载体改成12.0%活性涂层负载量的堇青石蜂窝陶瓷载体，其余制备方法同实施 例3。 说 明 书CN 104258875 A 4/4页 6 0031 催化剂评价方法同实施例1。测试结果表明，1.5g/L Pd整体式催化剂（12.0%活 性涂层负载量）对CO的初始净化效率为72.2%，催化剂使用50h后净化效率为65.8%。 说 明 书CN 104258875 A 。