本發(fā)明涉及一氧化碳催化劑，具體涉及一種一氧化碳催化劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、一氧化碳是大氣重要污染物之一，其對生態(tài)環(huán)境及人類健康均造成嚴重威脅。工業(yè)煙氣是一氧化碳排放的重要來源。其中，鋼鐵冶煉行業(yè)的燒結(jié)煙氣排放量大（煙氣流量為50~200萬nm3?/h），污染物組成復雜（含有二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳和揮發(fā)性有機氣體等多種污染物），且污染物含量高，嚴重影響了鋼廠所在地區(qū)的空氣質(zhì)量。然而，鋼鐵冶煉行業(yè)的燒結(jié)煙氣污染物減排方式主要采用脫硫減排和脫硝減排，基本并不涉及一氧化碳減排。

2、在脫硝減排中，選擇性催化還原（簡寫為scr）技術(shù)運行穩(wěn)定且脫硝效率高，受到廣大企業(yè)青睞。值得注意的是，目前scr?催化劑的工作溫度為180~280℃，高于燒結(jié)煙氣的溫度80~160℃。因此，需要在煙氣脫硝前進行加熱。而燒結(jié)煙氣中的一氧化碳是潛在熱源，如果能將一氧化碳完全氧化成二氧化碳，其反應(yīng)釋放的熱量可使煙氣溫度升高30~50℃，從而為后續(xù)脫硝工藝節(jié)約大量能耗。

3、現(xiàn)有的一氧化碳催化劑存在催化劑穩(wěn)定性差且適用環(huán)境單一的問題。如李浩鳴等人在2022年于中南大學學報上發(fā)表的基于pt-ce-ti催化劑的燒結(jié)煙氣一氧化碳氧化性能研究中指出：利用浸漬法制備了pt-ce-ti粉末狀催化劑，反應(yīng)溫度在120~160℃時，一氧化碳的轉(zhuǎn)化率可達到99%以上。但反應(yīng)氣氛中有水分、so2存在條件下，運行12h后，一氧化碳的轉(zhuǎn)化率下降，催化劑活性降低?？芍?，該pt-ce-ti粉末狀催化劑存在穩(wěn)定性差的問題。由于燒結(jié)煙氣的組成十分復雜，其含有硫、氯、水、粉塵、氮氧化物和重金屬等成分，容易對催化劑性能產(chǎn)生極大影響，現(xiàn)有的一氧化碳催化劑制備多限于實驗室小試，僅考慮單一或個別因素對催化劑性能的影響，使得適用環(huán)境單一，難以反應(yīng)真實工業(yè)應(yīng)用情況。

4、另外，在制備一氧化碳催化劑時采用的載體常見的有三氧化二鋁載體、二氧化硅載體和活性炭載體。其中，采用三氧化二鋁載體，其耐酸性能差，其結(jié)構(gòu)容易被鋼鐵燒結(jié)煙氣腐蝕破壞，導致負載的活性組分和助劑流失；采用二氧化硅載體，存在比表面積較小和孔道結(jié)構(gòu)少的問題；采用活性炭載體，存在溫度耐受性差的問題。

5、綜上所述，需要開發(fā)一種一氧化碳催化劑及其制備方法，一方面用于解決現(xiàn)有的一氧化碳催化劑存在催化劑穩(wěn)定性差且適用環(huán)境單一的問題，另一方面用于解決載體存在耐酸性能差、溫度耐受性差以及比表面積較小和孔道結(jié)構(gòu)少的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的在于提供一種一氧化碳催化劑及其制備方法，具體技術(shù)方案如下：

2、在第一方面，本發(fā)明提供了一種一氧化碳催化劑的制備方法，包括：

3、步驟s1、將鈦酸四丁酯與醇試劑按質(zhì)量比1:1~4混勻得到a溶液；在硝酸鉑水溶液中加入助劑混勻得到b溶液；其中，所述助劑包括銅鹽、錳鹽和鈷鹽中的至少一種；在所述b溶液中，銅、錳和鈷的總摩爾量為鉑的0.2~5倍；

4、步驟s2、在40-70℃下，將所述b溶液滴加到所述a溶液中，并持續(xù)攪拌，直至形成凝膠狀物質(zhì)；其中，所述a溶液與所述b溶液的質(zhì)量比為1:0.1~0.5；

5、步驟s3、將所述凝膠狀物質(zhì)依次進行第一干燥處理和第一焙燒處理后，得到粉末狀催化劑；

6、步驟s4、將所述粉末狀催化劑磨碎至d90＜5μm后分散在水中，加入粘結(jié)劑，制成漿液；

7、步驟s5、將所述漿液涂覆在多孔載體上，依次進行第二干燥處理和第二焙燒處理后，得到一氧化碳催化劑。

8、可選的，在所述步驟s1中，所述醇試劑包括乙醇、1-丙醇和1-丁醇中的任意一種；所述硝酸鉑水溶液的質(zhì)量分數(shù)為0.5%~2%。

9、可選的，在所述步驟s2中，所述銅鹽包括硝酸銅和硫酸銅中的至少一種；所述錳鹽包括硝酸錳和硫酸錳中的至少一種；所述鈷鹽包括硝酸鈷和硫酸鈷中的至少一種。

10、可選的，在所述步驟s3中，所述第一干燥處理采用的干燥溫度為110~150℃，干燥時間為4~12h；所述第一焙燒處理采用的焙燒溫度為500~700℃，焙燒時間為4~6h。

11、可選的，在所述步驟s4中，所述粘結(jié)劑包括聚乙二醇；所述粘結(jié)劑的添加量為所述粉末狀催化劑質(zhì)量的5~15%。

12、可選的，在所述步驟s4中，所述漿液的固含量為20%~30%。

13、可選的，在所述步驟s5中，所述漿液涂覆在所述多孔載體上的濕上載量為80~240g/l。

14、可選的，在所述步驟s5中，所述多孔載體為堇青石蜂窩陶瓷載體。

15、可選的，在所述步驟s5中，所述第二干燥處理采用的干燥溫度為110~150℃，干燥時間為4~12h；所述第二焙燒處理采用的焙燒溫度為500~700℃，焙燒時間為1~4h。

16、在第二方面，本發(fā)明提供了一種一氧化碳催化劑，其采用所述的一氧化碳催化劑的制備方法制備得到。

17、應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，至少具有以下有益效果：

18、本發(fā)明一氧化碳催化劑及其制備方法，該制備方法制備出的一氧化碳催化劑具有穩(wěn)定性好且能夠適用于復雜環(huán)境，如能夠完成對鋼鐵燒結(jié)煙氣中的一氧化碳的催化降解，另外，一氧化碳在被催化氧化的同時釋放熱量，煙氣得以升溫，滿足scr脫硝工藝的要求。在一氧化碳催化劑制備過程中的具體原理如下：該制備方法在步驟s1中，a溶液采用適宜比例的醇試劑稀釋鈦酸四丁酯，降低鈦酸四丁酯的水解速率，逐漸水解生成tio(oh)2；采用硝酸鉑水溶液和助劑混勻制得的b溶液為酸性溶液；在步驟s2中，采用酸性的b溶液按適宜質(zhì)量比滴加到a溶液中，能夠進一步降低鈦酸四丁酯的水解速率，便于形成多孔的tio2凝膠狀物質(zhì)，具體水解反應(yīng)過程如下：

19、ti(oc4h9)4+?3h2o=tio(oh)2+4c4h9oh；

20、tio(oh)2+h2o=ti(oh)4；

21、ti(oh)4+ti(oc4h9)4=2tio2+4c4h9oh；

22、ti(oh)4+ti(oh)4=2tio2+4h2o；

23、在水解過程中，pt、cu、co、mn以離子形態(tài)存在于水解體系中，在40-70℃持續(xù)攪拌下，凝膠狀物質(zhì)表面的溶劑不斷蒸發(fā)，而其孔道內(nèi)的溶劑無法及時蒸出，以離子形態(tài)存在的pt、cu、mn和co，緩慢向孔道內(nèi)的溶劑中擴散，進而逐步均勻附著在孔道內(nèi)壁上。相比于普通的浸漬，本發(fā)明采用步驟s2不僅能夠使得活性組分pt和助劑cu、mn和co存在于凝膠狀物質(zhì)的表面，還能夠深入結(jié)合在其孔道內(nèi)壁面上，表現(xiàn)出更好的分散性和更牢的結(jié)合穩(wěn)定性，提升催化劑的穩(wěn)定性。將獲得的凝膠狀物質(zhì)經(jīng)步驟s3-s5處理后，得到一氧化碳催化劑，其中，在步驟s4中將粉末狀催化劑磨碎至d90＜5μm，用于避免粒徑過大而下沉到漿液底部進而無法形成均勻分散的漿液。其中，在形成一氧化碳催化劑過程中，助劑cu、mn和co能夠被氧化成對應(yīng)的氧化物，在催化一氧化碳時能夠提供晶格氧，提高對一氧化碳的催化效率；在催化一氧化碳時，活性組分pt吸附活化氧氣分子，產(chǎn)生活性氧，能夠降低對一氧化碳反應(yīng)所需的活化能，提高對一氧化碳的催化效率。在所述b溶液中，控制銅、錳和鈷的總摩爾量為鉑的0.5~5倍，一方面便于為催化氧化反應(yīng)提供足夠的晶格氧，提高催化劑的轉(zhuǎn)化率；另一方面，避免助劑過量覆蓋pt的活性位點，降低轉(zhuǎn)化率。另外，本發(fā)明采用tio2凝膠狀物質(zhì)作為附著活性組分pt和助劑cu、mn和co的多孔載體，是考慮到tio2凝膠狀物質(zhì)相比于常規(guī)的三氧化二鋁載體具有耐酸性能，其結(jié)構(gòu)不易被鋼鐵燒結(jié)煙氣腐蝕破壞，避免了活性組分流失和助劑流失；tio2凝膠狀物質(zhì)相比于常規(guī)的二氧化硅載體具有更高的比表面積和豐富的孔道結(jié)構(gòu)；tio2凝膠狀物質(zhì)相比于常規(guī)的活性炭載體具有更高的溫度耐受性。

24、除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點。下面將參照圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明。