КАТАЛИЗАТОР ОКИСЛЕНИЯ ОКСИДА УГЛЕРОДА

Изобретение относится к катализаторам окисления оксида углерода (II), перспективным для очистки от него отходящих газов.

Известны катализаторы окисления CO, содержащие в большинстве случаев металлы платиновой группы, либо смеси их с оксидами металлов переменной валентности (Mn, Fe, Cu, Cr, Co и др.), либо смеси оксидов металлов (Патент RU №2191625, МПК B01J 23/86, опубл. 27.10.2002. Хромсодержащий катализатор и способ его получения), либо смеси оксидов металлов с бентонитовой глиной (Патент RU №2156164, МПК B01J 23/34, опубл. 20.09.2000. Катализатор окисления оксида углерода).

Недостатками названных катализаторов являются сложный состав, дорогостоящее исходное сырье, трудоемкость изготовления и высокие температуры наиболее заметного каталитического превращения CO.

Ближайшим техническим решением к изобретению является катализатор окисления оксида углерода на основе соединений типа AIIIBV и AIIBVI, содержащий теллурид кадмия и антимонид индия при массовом соотношении CdTe:InSb=95:5 (Патент RU №2308322, МПК B01J 27/057, опубл. 20.10.2007).

Однако этот катализатор характеризуется совсем незначительной активностью при комнатной температуре, относительно невысокой активностью при повышенных температурах и высокими температурами наиболее заметного каталитического превращения.

Техническим результатом изобретения является повышение активности катализатора по отношению к реакции окисления оксида углерода, снижение температуры его заметного каталитического превращения, удешевление и снижение трудоемкости при изготовлении катализатора.

Указанный технический результат достигается тем, что катализатор окисления оксида углерода, содержащий теллурид кадмия, согласно заявленному техническому решению легирован селенидом кадмия - CdTe (CdSe).

Данный катализатор при высокой селективности (основным продуктом реакции является CO₂) обеспечивает повышение активности, что выражается в увеличении степени превращения CO (при комнатной температуре в 8,6 раза).

Катализатор используют в реакции окисления оксида углерода следующим образом. В реакционную трубку импульсной каталитической установки загружают 1 г катализатора и непосредственно перед проведением процесса активируют при 200°C в токе аргона в течение 2 ч. После этого через реакционную трубку с неподвижным слоем катализатора пропускают реакционную смесь CO:O₂=1:2 при давлении 1 атм. Газом-носителем может служить аргон либо воздух. Объемная скорость подачи газа-носителя 22-24 мл/мин, объем импульса 5 мл. Реакцию осуществляют в интервале температур 20-250°C. Анализ продуктов реакции проводят хроматографически.

Исследования показали, что при использовании заявляемого катализатора основным продуктом реакции является CO2.

Для получения 1 г катализатора слиток теллурида кадмия, легированного селенидом кадмия CdTe (CdSe), измельчают в агатовой ступке до частиц диаметром 1-1,5 мм.

В таблице 1 приведены результаты испытаний заявляемого катализатора в сравнении с результатами испытаний катализатора, являющегося ближайшим техническим решением.

Как видно из таблицы 1, заявляемый катализатор, состоящий из теллурида кадмия (CdTe), легированного селенидом кадмия (CdSe), обладает высокой активностью (до 87%) и селективностью (до 100%) в реакции окисления оксида углерода до CO₂. Причем, достаточно высокую активность и селективность он проявляет уже при комнатных температурах (25-43°C).

Из сравнения его с ближайшим техническим решением следует: степень превращения оксида углерода при комнатной температуре (20-25°C)

- на катализаторе, являющемся ближайшим техническим решением, - 8%;

- на заявляемом - 69%.

Степень превращения оксида углерода в 80% достигается

- на катализаторе, являющемся ближайшим техническим решением, при 100°C;

- на заявляемом - при 63°C.

Наибольшая степень превращения оксида углерода в одном и том же интервале температур (20-25 - 200-201, °C)

- на катализаторе, являющемся ближайшим технически решением, - 82% при 150°C;

- на заявляемом - 87% при 180°C, но уже при 140°C составляет 85%.

Как видно из таблицы, предлагаемый катализатор окисления оксида углерода обладает высокой активностью при пониженных температурах.