專利名稱：Co高效氧化用納米催化劑的規(guī)?；苽溲芯颗c應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
CO高效氧化用納米催化劑的規(guī)?；苽溲芯颗c應(yīng)用，屬于化學(xué)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
CO是典型的可燃、有毒化合物，其固定排放是煤、石油、天然氣等化石燃料燃燒、部 分氧化工業(yè)以及燃油機(jī)動(dòng)車輛驅(qū)動(dòng)過程中久未解決的環(huán)境問題；此外，在(A激光器中氣體 的純化、CO氣體探測器、燃料電池、煙草降害以及封閉體系(如飛機(jī)，潛艇，航天飛行器等) 中微量CO的消除等方面也廣泛使用。 CO的消除與人體的健康和生命安全也息息相關(guān)。CO經(jīng)呼吸道吸入，吸入的CO通 過肺泡會(huì)進(jìn)入血液，與血紅蛋白結(jié)合形成碳氧血紅蛋白(HbCO)阻礙氧的釋放，引起組織缺 氧，使中樞神經(jīng)系統(tǒng)受累，從而導(dǎo)致低氧血癥、水腫、帕金森氏綜合癥、昏迷等一系列精神癥
狀，嚴(yán)重的甚至死亡。近年來，能源領(lǐng)域中燃料電池技術(shù)的興起，使得co消除的應(yīng)用范圍進(jìn)
一步拓寬。 由此可見，CO的消除涉及能源、環(huán)境、健康和安全等多個(gè)領(lǐng)域，具有重要的理論研 究和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。在眾多的物理和化學(xué)消除方法中，催化氧化法因具有操作溫度低、燃燒 效能高、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)是最為有效的一種方法。 迄今為止，國內(nèi)外有關(guān)CO低溫催化氧化催化劑的報(bào)道大多集中在金屬氧化物載 體擔(dān)載的貴金屬上，且所報(bào)道的催化劑普遍存在穩(wěn)定性差、壽命短等問題，嚴(yán)重制約著催化 劑的規(guī)?；瘧?yīng)用。目前，有關(guān)基于分子篩和活性氧化鋁為載體的納米催化劑設(shè)計(jì)、規(guī)模化制 備及其性能研究還沒有相關(guān)報(bào)道。分子篩和活性氧化鋁具有特殊的孔道結(jié)構(gòu)、大的比表面 積和空曠的空間結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)，并同時(shí)具有納米材料的特征，在其表面和孔道構(gòu)建納米催化 活性中心可起到多功能催化的作用。

發(fā)明內(nèi)容
以結(jié)構(gòu)和功能特殊的分子篩和活性氧化鋁為載體，以貴金屬(如Pd、Pt、Au)和過 渡金屬(如Fe、Co、Ni、Cu、Ce等)為主活性組分，在載體表面和孔道中構(gòu)建C0催化氧化活 性中心，開展100公斤以上規(guī)模的納米催化劑的控制制備工藝研究，并考察其催化C0氧化 的性能。通過XRD、SEM、TEM等多種技術(shù)對納米催化劑進(jìn)行表征，揭示催化劑組成、構(gòu)效關(guān)系 并闡明反應(yīng)機(jī)理，從而獲得適用于C0低溫催化氧化的高效穩(wěn)定的納米催化劑并實(shí)現(xiàn)其規(guī) ?；a(chǎn)與應(yīng)用。 CO催化氧化活性中心的設(shè)計(jì)、構(gòu)建及相應(yīng)催化劑的規(guī)?；苽涫菍?shí)現(xiàn)本項(xiàng)研究的 重點(diǎn)和難點(diǎn)。對于C0催化氧化反應(yīng)來說，高效穩(wěn)定地氧化CO是十分重要的，因而催化劑結(jié) 構(gòu)與表面活性中心的分子設(shè)計(jì)應(yīng)滿足反應(yīng)物CO和反應(yīng)氧物種的活化及反應(yīng)中間物轉(zhuǎn)化為 最終產(chǎn)物的要求，并且可以利用制備條件的變化進(jìn)行調(diào)節(jié)。我們的前期工作已經(jīng)積累了解 決這類關(guān)鍵問題的一些經(jīng)驗(yàn)。
研究方法和技術(shù)路線
以CO氧化為目標(biāo)反應(yīng)，利用多相催化的方法與納米技術(shù)，在多孔分子篩和活性氧 化鋁表面構(gòu)建CO催化氧化活性中心，設(shè)計(jì)并規(guī)?；兄频蜏谻O催化氧化用納米催化劑，以 解決健康、安全、能源和環(huán)境等多個(gè)領(lǐng)域中對CO消除的技術(shù)需求。
具體實(shí)施方案如下 (1)選擇分子篩和活性氧化鋁為載體，以貴金屬(Pd、Pt、Au)和過渡金屬(Fe、Co、 Ni、Cu、Ce等)為主活性組分，采用不同的方法在載體上構(gòu)建CO催化氧化活性中心、規(guī)?；?控制制備納米催化劑，并考察其催化CO氧化的性能。 (2)改進(jìn)制備條件，優(yōu)化制備方法，并研究助劑及其添加工藝對催化性能的影響， 以進(jìn)一步提高催化劑活性，研制高活性、長壽命實(shí)用型CO低溫催化氧化納米催化劑。
(3)通過多種固體催化劑表征技術(shù)對納米催化劑進(jìn)行表征，研究催化劑制備化學(xué) 規(guī)律，揭示催化劑組成、結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系，闡明反應(yīng)機(jī)理，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。
項(xiàng)目的特點(diǎn)與創(chuàng)新之處 活性氧化鋁和分子篩的結(jié)構(gòu)特殊，其組成和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)范圍寬廣，可將金屬顆粒分 散到分子篩的空腔內(nèi)或固定于其表面，達(dá)到多功能催化作用的效果。在分子篩和活性氧化 鋁上構(gòu)建CO催化活性中心對基礎(chǔ)研究、健康與安全、能源利用的可持續(xù)發(fā)展以及活性中心 的分子水平設(shè)計(jì)具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。 基于分子篩和活性氧化鋁的CO氧化催化劑的規(guī)模化研發(fā)目前尚屬空白，我們已 經(jīng)進(jìn)行了一些具有特色的工作。相信在基金的資助下，在納米催化劑的規(guī)?；刂浦苽淇?學(xué)及其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用方面將形成創(chuàng)新性突破，并形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
權(quán)利要求
選擇分子篩和活性氧化鋁為載體，以貴金屬(Pd、Pt、Au)和過渡金屬(Fe、Co、Ni、Cu、Ce等)為主活性組分，采用不同的方法在載體上構(gòu)建CO催化氧化活性中心、規(guī)?；刂浦苽浼{米催化劑，并考察其催化CO氧化的性能。
2. 改進(jìn)制備條件，優(yōu)化制備方法，并研究助劑及其添加工藝對催化性能的影響，以進(jìn)一 步提高催化劑活性，研制高活性、長壽命實(shí)用型CO低溫催化氧化納米催化劑。
3. 通過多種固體催化劑表征技術(shù)對納米催化劑進(jìn)行表征，研究催化劑制備化學(xué)規(guī)律， 揭示催化劑組成、結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系，闡明反應(yīng)機(jī)理，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。
全文摘要
以結(jié)構(gòu)和功能特殊的分子篩和活性氧化鋁為載體，以貴金屬(如Pd、Pt、Au)和過渡金屬(如Fe、Co、Ni、Cu、Ce等)為主活性組分，在載體表面和孔道中構(gòu)建CO催化氧化活性中心，開展100公斤以上規(guī)模的納米催化劑的控制制備工藝研究，并考察其催化CO氧化的性能。通過XRD、SEM、TEM等多種技術(shù)對納米催化劑進(jìn)行表征，揭示催化劑組成、構(gòu)效關(guān)系并闡明反應(yīng)機(jī)理，從而獲得適用于CO低溫催化氧化的高效穩(wěn)定的納米催化劑并實(shí)現(xiàn)其規(guī)模化生產(chǎn)與應(yīng)用。
文檔編號C40B30/08GK101760786SQ20081023858
公開日2010年6月30日 申請日期2008年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月19日
發(fā)明者曹淑蘭 申請人:曹淑蘭