
貴金屬一氧化碳(CO)催化劑主要用于將有毒的CO催化氧化為無毒的二氧化碳(CO?)。常見的活性貴金屬包括鉑(Pt)、鈀(Pd)、金(Au)、釕(Ru)等。
主要制作方法
催化劑的性能很大程度上取決于其制備方法。以下是幾種主流方法:
浸漬法:將載體(如TiO?、Al?O?)浸入含有貴金屬鹽(如氯金酸HAuCl?、氯鉑酸)的溶液中,經干燥、焙燒等步驟,使貴金屬負載在載體上。此法簡單,適合大規模生產。例如,有專利通過此法制備的鉑基催化劑,可在90℃低溫下實現CO100% 氧化。
沉淀/沉積法:在載體存在下,通過改變pH值等方式,使貴金屬前驅體從溶液中沉淀并沉積到載體上。常用于制備高活性的納米金催化劑。
水熱/溶劑熱法:將原料置于密閉反應器中,在高溫高壓下反應。此法能較好地控制催化劑形貌和結構,例如可制備分子篩包覆的催化劑,以提升抗中毒能力。
共沉淀法:將貴金屬鹽與載體前驅體(如鈰、鋯鹽)溶液混合,加入沉淀劑使它們同時沉淀,再經處理得到催化劑。
其他方法:還包括化學還原法(如制備單原子鉑催化劑)、溶膠-凝膠法、溶液燃燒法和靜電吸附法等。
主要用途
貴金屬CO催化劑應用廣泛,核心作用是將CO轉化為CO?。
工業尾氣凈化:處理鋼鐵、化工等行業產生的含CO廢氣。由于工業煙氣常含硫、水蒸氣等,因此耐硫抗水是重要指標。
汽車尾氣處理:作為三元催化器的核心組分,凈化汽油車尾氣中的CO、碳氫化合物和氮氧化物。
燃料電池:用于富氫氣氛下CO的選擇性氧化(PROX),去除氫氣中的微量CO,保護燃料電池鉑電極不被毒化。
室內空氣凈化:用于空氣凈化器,在室溫下將室內低濃度CO催化氧化為CO?。
特種合成:用于催化CO參與的一些有機化學反應,如羰基化反應合成酯、酰胺等化學品。
挑戰與優化
貴金屬催化劑雖性能優異,但面臨成本高昂和易中毒(如被硫、重金屬等毒化)的挑戰。
當前研究主要集中在:
降低用量:發展單原子催化劑或核殼結構,最大化貴金屬利用率。
提升抗性:通過添加稀土氧化物(如CeO?)作為助劑或結構“錨點”,或采用分子篩包覆來保護活性中心。
拓展載體:探索石墨烯、鈣鈦礦等新型載體以優化催化性能。
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