[發(fā)明專利]一種制備甲烷催化燃燒催化劑的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310682164.2
• 申請日: 2013-12-16
• 公開（公告）號: CN104707623A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 裴振昭
• 申請（專利權(quán)）人: 裴振昭
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89;B01J37/02;C10L10/00
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種制備甲烷催化燃燒催化劑的方法，特別涉及一種水熱法與浸漬法共同制備甲烷催化燃燒催化劑的方法。

背景技術(shù)

煤層氣俗稱“瓦斯”，主要成分是甲烷，與煤炭伴生，熱值是煤的2～5倍，并且燃燒后很潔凈，幾乎不會產(chǎn)生廢氣，可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)和居民生活等。如果對煤層氣不加以利用，直接排放到大氣中，導(dǎo)致的溫室效應(yīng)約為CO₂的21倍，嚴(yán)重的影響了生態(tài)環(huán)境，與“節(jié)能減排”相悖。因此，充分利用煤層氣至關(guān)重要。

但是，傳統(tǒng)甲烷火焰燃燒的火焰絕熱溫度超過2000℃，此溫度下空氣中的N₂和O₂會發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致大量的氮氧化物生成；同時，燃燒設(shè)備也不能承受如此高溫。相比之下，甲烷催化燃燒可以降低甲烷燃燒溫度，從而降低了對設(shè)備的損害，同時也降低對環(huán)境的污染。但是選用哪一種甲烷催化燃燒催化劑更有效，成為人們的研究重點(diǎn)。一般甲烷催化燃燒催化劑由載體和活性組分構(gòu)成。貴金屬具有良好的低溫催化性能和抗老化性能，因此被廣泛用作甲烷催化燃燒催化劑的活性成分。催化劑載體種類多種多樣，包括氧化鋁、分子篩以及金屬氧化物等。

專利CN103203233A公開了一種鈀基催化劑的制備方法，以鈀作為活性成分，介孔氧化鋁作為載體，表現(xiàn)出良好的催化性能，但是該催化劑制備周期長。

專利CN103131489A公開了一種共沉淀-浸漬法制備甲烷催化燃燒固溶體催化劑的方法，以鐵鈰復(fù)合氧化物為載體，以銀為活性成分，該催化劑低溫活性較高，低溫轉(zhuǎn)化率較高。

由以上專利得知，開發(fā)一種制備周期短，低溫轉(zhuǎn)化率高的甲烷催化燃燒催化劑具有很重要的應(yīng)用前景。

甲烷催化燃燒催化劑中以固溶體催化劑居多，制備固溶體催化劑的方法有共沉淀法、溶膠-凝膠法、微乳液法和高能球磨法等。本專利采用一種水熱與浸漬法共同制備甲烷催化燃燒催化劑的方法，制備周期短，催化活性高，甲烷的起燃溫度低于270℃，終燃溫度低于390℃，并且耐老化性能好，低溫轉(zhuǎn)化率高，450℃就能達(dá)到95％以上。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決目前甲烷催化燃燒催化劑制備周期長，催化效率低，催化溫度較高，耐老化性能差等缺陷，獲得一種更加有效的甲烷催化燃燒催化劑。開發(fā)的一種制備甲烷催化氧化催化劑的方法，即在水熱和浸漬的共同條件下，得到甲烷催化燃燒催化劑的方法。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特征在于甲烷的制備周期短，催化活性高，甲烷的起燃溫度低于270℃，終燃溫度低于390℃。催化劑經(jīng)1200℃高溫老化后，催化活性良好。催化劑組成和百分比為：載體為鈰鐵鈷復(fù)合氧化物，其中鈰含量為90％～96％，鐵含量為3％～7％，鈷含量為3％～5％；活性組分為鈀，其占總催化劑百分含量的0.5％～2％。

本發(fā)明提供一種制備甲烷催化燃燒催化劑的方法，其步驟如下：

(1)水熱法制備氧化鈰/三氧化二鐵/氧化鈷(CeO₂/Fe₂O₃/Co₂O₃)載體：將硝酸鈰、硝酸鐵和硝酸鈷溶于一定體積的蒸餾水中，并攪拌均勻，得到溶液A向溶液A中加入沉淀劑尿素或者碳酸銨，調(diào)節(jié)PH大于7，然后加入到高壓釜中，密封，放入烘箱中。反應(yīng)完后，取出沉淀，并洗滌、干燥，然后煅燒制得催化劑載體。

(2)配置硝酸鈀溶液，將上述制得的催化劑載體浸漬于硝酸鈀溶液中，靜置一段時間后，煅燒制得催化劑成品。

(3)步驟(1)中所述鈰含量為90％～96％，鐵含量為3％～7％，鈷含量為3％～5％。

(4)步驟(1)中反應(yīng)溫度一般為60℃～140℃，反應(yīng)時間一般為3～6h。

(5)步驟(2)所述鈀占催化劑總量的0.5％～2％。

(6)步驟(2)中所述浸漬為等體積浸漬。

(7)步驟(2)中所述靜置時間為2～3h。

(8)上述步驟煅燒溫度一般為300～500℃，煅燒時間一般為2h。

在固定床微型反應(yīng)裝置上驗(yàn)證對甲烷的催化燃燒活性，進(jìn)氣組成為V(甲烷)∶V(空氣)＝1∶99，分別取反應(yīng)前后的氣體，通過氣相色譜對其進(jìn)行定量分析，從而對該催化劑的催化活性進(jìn)行評價。

具體實(shí)施方式

實(shí)施實(shí)例1：

(1)水熱法制備氧化鈰/三氧化二鐵/氧化鈷(CeO₂/Fe₂O₃/Co₂O₃)載體：