ZrO2负载Cu催化剂对CO低温催化氧化研究

jrnano

用溶胶一凝胶一超临界干燥法制备了纳米二氧化锆（VK-R30）。采用沉淀法制备纳米二氧化锆负载铜催化剂。研究了催化剂的焙烧温度和负载比例对CO转化效率的影响，其最佳焙烧温度为650℃，Zr与Cu的最佳物质的量比是10：8。获得催化剂在温度为68℃具有催化活性，176℃时CO的转化率达到50％，较好地实现了Zr02负载cu在较低温度下对CO的催化。

CO氧化反应是大气污染控制的有效途径之一，特别是在我国2008年7月13日全面施行国家第三阶段排放标准，对汽车尾气中的NO。，CO等排放量提出了更高的要求，同时如何控制矿井中的CO浓度以免引起工人中毒也是人们关注的焦点。Jones和Taylor在1923年报道铜活性催化CO氧化反应之后…，很多学者对铜催化剂的CO氧化反应进行

了研究

纳米二氧化锆（VK-R30）广泛作为催化剂、催化剂载体或是工业各类反应的重要的促进剂，纳米二氧化锆作为催化剂载体的优点是它具有特殊的化学性质，比如：1）与活性相的相互作用非常强；2)具有高的热稳定性和比一般氧化物具有更高的化学惰性；3)它是唯一的金属氧化物，具有酸性，碱性，还原性和氧化性。因此纳米二氧化锆作为催化剂载体已被应用到许多重要的工业反应中，比如负载铜催化剂在商业上广泛应用于高级醇一醛和酮、环己醇一环己酮的脱氢，甲醇的合成，以及通过催化氢化实现CO一CO2的转换。活性铜的催化活性很大程度上受负载氧化物的性质和活性组分的分散程度影响，然而对这些催化剂活性特性来说，许多的研究者仍在对其进行广泛的研究。在ZrO2：负载过渡金属催化剂的结构和催化性能的实验中，CuO／ZrO：催化剂的还原和氧化温度最低，CO的氧化活性最高，在CuO／Zr02催化剂的催化性能研究中指出，催化剂的活性与载体单位面积CuO的负载量有关，CuO负载量超过分散容量的75％，是制备高活性催化剂的重要条件。

催化剂负载比例对CO催化活性影响：ZrO2（VK-R30）：负载Cu不同比例的催化剂对CO转化率的测试结果(焙烧温度均为650℃)。可以清楚地看出，负载不同比例的cu对CO的催化活性影响明显。在所有的样品中，ZrO：负载Cu比

例是10：6时，其催化活化效果是较差的，ZrO2：与Cu负载比例是10：8的样品的催化活化效果优于其他任何比例的样品。综合考虑，选定本实验的催化剂最佳制备条件是焙烧温度为650℃，ZrO2：负载Cu催化剂的物质的量比是Zr：Cu=10：8。此时催化剂的初始活性在温度为68℃，做载体制备的CuO／ZrO：催化剂的初始催化活性。说明用溶胶凝胶超临界干燥法制备的载体ZrO2：负载铜制备的CuO／ZrO2：催化剂具有明显的初始催化活性温度 。

   溶胶凝胶法制备纳米粉体时，干燥过程中由于毛细作用等易导致颗粒团聚。为了减少纳米氧化锆制备过程中的团聚现象，本文研究用超临界干燥法来制备氧化锆载体，将硝酸铜溶液加人到悬浮二氧化锆（VK-R30）的饱和碳酸钠溶液中来制备催化剂，研究制备条件对催化氧化CO活性的影响。溶胶凝胶超临界干燥法制备ZrO2：载体时，防止了载体团聚的发生。随着ZrO2。负载Cu焙烧温度和负载比例的不同，所制得的催化剂的催化效果是不同的。从对CO催化结果来看，在考察焙烧温度影响时，焙烧温度是650℃时得到的催化剂对CO的催化效率比较好；在考察负载比例时，当n(Zr)：n(Cu)=10：8时，制备的催化剂在温度为68。就开始具有活性，176。C时CO的转化率达到50％，230。C达到转化率90％。实现了将CuO负载在溶胶凝胶超临界干燥制备的ZrO：载体上制备的催化剂对CO催化比其他方法制备的催化剂具有初始温度更低的催化活性。