【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于能源化工技術/催化領域，涉及一種脫除富氫氣體中co的cuo負載型laceox催化劑及其制備方法和應用，更具體的涉及一種cuo/la-ceo2催化劑及其制備方法和高選擇性脫除富氫氣體中co的應用。
技術介紹
1、燃料電池是一種利用h2和o2的發電裝置，能夠將儲存在燃料中的氫能高效、環境友好地轉化為電能，且不必經過熱機過程，不受卡諾循環限制，能量轉化效率高，是理想的能源利用方式，廣泛應用于交通運輸等領域。目前研制的質子交換膜燃料電池(pemfcs)一般是以甲醇為原料，通過甲醇水汽重整反應制取的h2中伴隨少量co雜質，微量的co會優先吸附在pemfcs的陽極，毒害pt電極，降低燃料電池的使用壽命，影響工作效率。
2、現階段已研發了諸多h2純化策略，如co選擇性氧化、co選擇性甲烷化、高/低溫水氣變換、鈀膜純化和變壓吸附(psa)等技術路線。其中，co選擇性氧化是去除富氫氣體中co最為經濟、有效的方法，即通過向富氫氣體中通入少量o2或空氣以選擇性催化氧化co的技術，把h2的損耗降到最低。借助co-prox技術純化甲醇水蒸氣重整制得的h2，以將co濃度降至pemfcs電極可承受范圍內(<10ppm)。其中，高效催化劑的制備和研發是co-prox的技術核心，催化材料應兼備優異的co轉化率和co2選擇性。
3、然而，目前prox反應用催化劑還存在以下問題：1、當前的研究多集中于創新催化材料的結構設計和微觀表征反應機理，為避免考慮分析h2的競爭氧化和優化反應選擇性，目前現有研究通常以50vol.％h2
4、因此，通過簡單的制備方法制備具有高催化活性和高選擇性的催化劑，其用于高氫氣占比的反應氣中co的深度脫除，是人們所希望的。
5、本專利技術旨在解決上述問題。
技術實現思路
1、本專利技術旨在克服現有技術的不足，針對prox反應中，氫氣占比高時，氫氣競爭氧化的問題，以及難以深度脫除co的問題，本專利技術以鈰氧化物ceo2為基體，通過la摻雜進ceo2體相后促進了與cuo的相互作用，其界面位點產生額外吸附co的低配位cuξ+，增強對富氫氣體中co的錨定作用，提升了反應的選擇性。本專利技術尤其適用于富氫氣體中co的深度脫除。
2、本專利技術采取點技術方案是：
3、本專利技術第一方面提供一種脫除富氫氣體中co的cuo負載型laceox催化劑，所述cuo負載型laceox催化劑為cuo/la-ceo2催化劑，其包括載體和活性組分，所述載體為la摻雜的ceo2，所述活性組分為cuo，其中基于所述載體的總質量，cuo的負載量為10～30wt.％，la的摻雜量為5～20wt.％。
4、優選地，其中基于所述催化劑的總質量，cuo的負載量為10～30wt.％，基于所述載體的總質量，la的摻雜量為10wt.％。
5、本專利技術第二方面提供一種本專利技術第一方面所述的催化劑的制備方法，先采用水熱法制備la-ceo2載體，然后再采用浸漬法在所述載體上負載cuo活性組分。
6、優選地，所述催化劑的制備方法包括以下步驟：
7、(1)將la源和ce源溶解去離子水中，制成la和ce的前驅體溶液，并將其滴加至堿溶液中，制成堿性懸濁液；
8、(2)攪拌步驟(1)所得的堿性懸濁液，隨后轉移至反應釜中進行水熱反應；
9、(3)將步驟(2)所得的反應物經洗滌至洗出液ph＝7～10，所得沉淀經干燥和研磨后，焙燒，即得所述la-ceo2載體；
10、(4)將cu源溶解去離子水中，制成cu的前驅體溶液，然后將步驟(3)所得的la-ceo2載體研磨過篩后，分散在去離子水中，并與cu的前驅體溶液混合，初步干燥后，放置于烘箱中烘干，研磨，焙燒得到所述cuo/la-ceo2催化劑。
11、優選地，步驟(1)中，堿溶液為naoh溶液；
12、la源選自硝酸鑭、氯化鑭、乙酸鑭和硫酸鑭中的至少一種；ce源選自硝酸鈰、草酸鈰、氯化鈰和硫酸鈰中的至少一種；
13、naoh溶液的摩爾濃度為18～25mol/l；
14、naoh溶液的用量與前驅體鹽溶液的體積比例為0.5～0.8，其中，前驅體溶液的配置濃度為：la源和ce源的總質量與去離子水的比例為(1.8～2.5)g:(25～50)ml；
15、優選地，步驟(2)中，攪拌時間為0.5～2h；水熱反應溫度90～110℃，水熱反應時間20～26h。
16、優選地，步驟(3)中，用去離子水離心洗滌；
17、干燥溫度為60～100℃，干燥時間為18～24h，焙燒溫度為400～600℃，焙燒時間為1.5～3h。
18、優選地，步驟(4)中，采用水浴蒸發初步干燥；
19、cu源選自硝酸銅、硫酸銅、醋酸銅和草酸銅中的至少一種，水浴溫度為60～80℃，干燥溫度為60～100℃，干燥時間為18～24h，焙燒溫度為300～500℃，焙燒時間為1.5～3h；
20、分散方式為超聲分散，超聲頻率為60～120khz，超聲分散時間為10～30min；
21、控制cu源的用量，使cuo與la-ceo2的質量占比為0.10～0.30，即基于所述載體的總質量，cuo的負載量為10～30wt.％。
22、本專利技術第三方面提供一種本專利技術第一方面所述催化劑的應用，將其作為催化劑用于富氫氣體中co的脫除，其中富氫氣體為氫氣占比為20～70vol.％，更優選地為50～70vol.％。
23、優選地，經脫除后，富氫氣體中co濃度低于10ppm，且產物中co2選擇性高于50％。
24、相對于現有技術，本專利技術具有以下有益效果：
25、1、本專利技術以鈰氧化物ceo2為基體，通過摻雜la物種調節改性，誘導ceo2的表面性質變化并促進了與cuo的相互作用，其界面位點產生額外吸附co的低配位cuξ+，增強對富氫氣體中co的錨定作用，提升了反應的選擇性。
26、2、本專利技術的制備方法選用cuo為活性組分，合成的cuo/la-ceo2催化劑實現了100～110℃范圍下，高選擇性的0～70vol.％h2占比的co催化氧化，c本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種脫除富氫氣體中CO的CuO負載型LaCeOx催化劑，其特征在于，所述CuO負載型LaCeOx催化劑為CuO/La-CeO2催化劑，其包括載體和活性組分，所述載體為La摻雜的CeO2，所述活性組分為CuO，其中基于所述載體的總質量，CuO的負載量為10～30wt.％，La的摻雜量為5～20wt.％。
2.根據權利要求1所述的CuO負載型LaCeOx催化劑，其特征在于，其中基于所述催化劑的總質量，CuO的負載量為10wt.％，基于所述載體的總質量，La的摻雜量為10wt.％。
3.一種權利要求1-2任一項所述的催化劑的制備方法，其特征在于，先采用水熱法制備La-CeO2載體，然后再采用浸漬法在所述載體上負載CuO活性組分。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，堿溶液為NaOH溶液；
6.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，攪拌時間為0.5～2h；水熱反應溫度90～110℃，水熱反應時間20～26h。
8.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，采用水浴蒸發初步干燥；
9.一種權利要求1-2任一項所述催化劑的應用，其特征在于，將其作為催化劑用于富氫氣體中CO的脫除，其中富氫氣體為氫氣占比為50～70vol.％。
10.根據權利要求9所述的應用，其特征在于，經脫除后，富氫氣體中CO濃度低于10ppm，且產物中CO2選擇性高于50％。
...【技術特征摘要】
1.一種脫除富氫氣體中co的cuo負載型laceox催化劑，其特征在于，所述cuo負載型laceox催化劑為cuo/la-ceo2催化劑，其包括載體和活性組分，所述載體為la摻雜的ceo2，所述活性組分為cuo，其中基于所述載體的總質量，cuo的負載量為10～30wt.％，la的摻雜量為5～20wt.％。
2.根據權利要求1所述的cuo負載型laceox催化劑，其特征在于，其中基于所述催化劑的總質量，cuo的負載量為10wt.％，基于所述載體的總質量，la的摻雜量為10wt.％。
3.一種權利要求1-2任一項所述的催化劑的制備方法，其特征在于，先采用水熱法制備la-ceo2載體，然后再采用浸漬法在所述載體上負載cuo活性組分。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王力鵬，李淇，劉科，曹道帆，徐鵬宇，吳昌寧，劉建輝，楊光，
申請(專利權)人：南方科技大學，
類型：發明
國別省市：
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