金负载不同晶相二氧化锆催化剂及其制备方法和应用

摘要

本发明提供了金负载不同晶相二氧化锆及其制备方法和应用，采用低温水热法和沉淀法制备了具有单斜相、四方相、立方相以及混合晶相结构的ZrO₂，然后将Au负载在ZrO₂上制备出了不同晶相载体担载的Au/ZrO₂催化剂。本发明适用于高空速（60000-120000mL/(g·h)）和低浓度（15ppm）CO的催化燃烧去除。在室温（22℃）下即可将CO完全转化为CO₂，并且在此温度下，120h内转化率保持高于70%（满足二级环境标准）的CO去除率。本发明具有原材料廉价、贵金属负载量少、制备工艺简单、消除CO温度低、效率高、无二次污染等优点。

主权项

一种金负载不同晶相二氧化锆（ZrO₂）催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）ZrO₂载体的制备：a. 混晶ZrO₂的制备：取锆的前驱体溶于去离子水中，配成0.1‑0.2 M溶液，在搅拌的情况下滴加氨水调节溶液pH值为9.0‑10.0，室温下搅拌6 小时，过滤洗涤3次以上直至溶液中无氯离子，用硝酸银溶液检测，将凝胶状的前驱物于100℃的鼓风烘箱干燥过夜，后置于马弗炉中以5℃/min升温至400‑500℃并保持4 小时，得混晶ZrO₂；b.单斜相ZrO₂的制备：取锆的前驱体溶于去离子水中，配成0.4‑0.5 M溶液，在搅拌下取10‑12倍量以上的尿素至上述溶液中，尿素浓度为4‑6 M，溶解后将上述混合液转移至含聚四氟乙烯內衬不锈钢晶化釜中，将该晶化釜置于160℃鼓风干燥箱中，保持20 小时后冷却至室温，抽滤洗涤，得到的前驱物于100℃的鼓风烘箱干燥过夜，后置于马弗炉中以5 ℃/min升温至400‑500℃并保持4 小时，得单斜相ZrO₂；c.四方相ZrO₂载体制备：取锆的前驱体溶于去离子水中，配成0.1‑0.2 M溶液，加入2‑5倍量甘油，甘油浓度为0.2‑1M，搅拌均匀，将上述溶液转移至晶化釜中，置于180℃鼓风烘箱中，保持18 小时后冷却至室温，离心，洗涤，真空干燥即得t‑ZrO₂；d.立方相ZrO₂载体制备：取锆的前驱体溶于去离子水中，配成0.3‑0.5 M溶液，加入5%‑20%的硝酸钙，或硝酸钇溶于上述溶液中，使总金属浓度为0.03‑0.72M，并迅速加入过量的浓度为13‑14M的浓氨水溶液，室温搅拌2 小时，抽滤洗涤，所得沉淀物置于100℃鼓风烘箱中干燥过夜后置于马弗炉中以5℃/min升温至400‑500℃并保持4 小时，可得钙或钇稳定的立方相ZrO₂载体； （2）Au/ZrO₂催化剂制备用移液管移取氯金酸（HAuCl₄）溶液于装有去离子水的烧杯中，搅拌均匀，Au浓度为0.005‑0.01M；称取ZrO₂于上述溶液中， Au的理论负载量为1%，继续搅拌；用NH₃·H₂O调教pH = 9.0，搅拌6 ‑10 小时；抽滤，洗涤；置于真空干燥箱中室温干燥 12小时；在管式炉中，通入5%H₂/Ar混合气，流量为80mL/min，以5℃/min升温至250‑300℃保持2 小时，即得到Au/ZrO₂；四种不同晶相ZrO₂负载的的Au/ZrO₂均采用此方法制备。