co低温氧化催化剂进展

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1、-CO低温氧化催化剂研究进展(吕宏安冯强西北化工研究院陕西西安710600)[摘要]本文概述了目前使用的CO低温氧化催化剂存在的缺点，分析了贵金属，非贵金属催化剂的研究进展和稀土助剂在此类催化剂中的应用，指出了今后开发此类催化剂的方向包括降低贵金属用量，改善传统催化剂在高湿度条件下的使用寿命和抗中毒能力;同时应加大稀土类催化剂的开发力度。关键词：CO低温氧化，催化剂,贵金属，非贵金属0.前言CO是空气中的主要污染物之一。如汽车排放尾气中就含有大量的CO[1]。在石油化工中一些催化剂在操作一段时间后要进行表面烧焦。在此过

2、程中经常会出现炭的不完全燃烧。为防止后续工艺中CO燃烧损坏设备，要求在烧焦过程中使CO完全氧化。在采煤业中，井下气体中也含有一定量的CO，为此专门设计了能吸附CO的防毒面具供工人使用。此外，CO催化氧化也是研究催化氧化反应机理的重要手段。因此，研究开发此类催化剂具有重要的意义。目前CO氧化催化剂主要分两大类：贵金属催化剂和非贵金属催化剂。此外，作为有效助剂的稀土元素在CO氧化催化剂中的作用也日益受到人们的重视。1．贵金属催化剂Pd、Pt、Rh和Au等贵金属对CO催化氧化反应有良好的活性，以这些金属为活性组分的催化剂具有

3、活性高，稳定性好，寿命长等特点。一般采用负载法制备，即用贵金属盐的水溶液浸渍在Al2O3、ZrO2或其它复合金属氧化物载体（如CexZr1-xO2）等上，再经干燥、焙烧并还原而成。就此类催化剂的动力学、反应机理等许多人作过研究。一般均认为在低压下，CO在Pt上的反应机理属于双分子吸附的Langmuir-Hinshelwood机理，-----------------------作者简介：吕宏安：（1971-），男，陕西西安，高级工程师，1993年毕业于武汉化工学院，在西北化工研究院从事于催化剂的研究与开发。029-838

4、70043。.---即CO与O2分子在活性中心发生竞争吸附，两种吸附态分子再发生反应生成产物CO2。单一的贵金属虽然活性较好，但如果添加某些金属氧化物作为储氧体，则其氧化性能还可进一步提高。比如周仁贤[2]对Pd/Al2O3和Pt/Al2O3催化剂中添加ZrO2后氧化活性的研究表明，添加ZrO2后催化剂的氧化活性明显提高，完全氧化的下限温度分别下降了20℃和40～50℃，Pd的活性始终高于Pt。郭清华[3]等考察了不同助剂（如Ba、Ce、Fe等）对尾气净化用钯催化剂的影响，以CO氧化为模型反应，表明CeO2对CO低温氧

5、化有明显的促进作用。在富氧条件下，CO可在较低温度下很快全部被转化；贫氧条件下CO转化率则有所下降，其转化率随温度提高而增大，但到一定温度时，转化率又逐渐下降。Au作为贵金属催化剂的研究比Pd、Pt要晚得多。主要是其化学惰性很强而限制了其应用。但近些年许多研究者已经开始了探索性的研究工作。在CO催化氧化方面，安立敦等[4-5]研究了负载型金催化剂的制备及焙烧条件对CO转化率的影响。结果表明：共沉淀或金属有机配合物固载法均可制备出活性很高的负载型金催化剂。在制备工艺中，Au/NiO和Au/CoO3的最佳焙烧温度分别为30

6、0℃和200～300℃。但焙烧温度超过400℃后催化剂活性明显降低，可能是金晶粒长大的缘故[6]。SengJaeLee等[7]用穆斯堡尔谱研究了干燥条件对Au-Mn催化剂CO低温催化氧化的影响。结果表明，经400℃热处理后，由于Au和MnOx载体间的强相互作用使催化活性明显提高。王桂英等[8]考察了不同沉淀剂制备的Au/ZnO催化剂上CO氧化活性和稳定性，结果表明：NH4OH制备的Au/ZnO催化剂活性和稳定性较差，Na2CO3是最佳沉淀剂，所制备的催化剂可连续反应1000h，且保持CO完全氧化。他们[9]还利用共沉淀

7、法制备了Au/MeOx系列催化.---剂(Me=Al,Co,Cr,Cu,Fe,Mn,Ni,Zn)。在常温常湿条件下,考察了不同氧化物负载的金基催化剂的CO氧化性能。结果表明,氧化物种类对催化剂的活性和稳定性均有较大的影响。Cu,Mn,Cr等氧化物负载的金基催化剂的活性较差,而Zn,Fe,Co,Ni,Al等金属氧化物负载的金基催化剂可将CO完全氧化且具有一定的稳定性,在相同反应条件下,CO完全转化时的稳定性顺序为:Au/ZnO>Au/α～Fe2O3>Au/Co3O4>Au/γ～Al2O3≈Au/NiO。还发现水对Au/M

8、nOx催化剂的活性和稳定性有负作用,而对180℃焙烧制备的Au/ZnO-180催化剂的活性和稳定性均有明显的湿度增强作用。为了改善贵金属催化剂的性能，降低成本，研究人员设法减少贵金属用量，主要是添加稀土元素如Ce、La、Sm、Gd或添加过渡元素及稀土元素。如Fernandez-GarciaM.等[10]研究了Ce对Pd活性的影响。