[發(fā)明專利]一種催化劑、制備方法及應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201511000561.2
• 申請日: 2015-12-28
• 公開（公告）號: CN105618043B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張雪喬
• 申請（專利權(quán)）人: 成都信息工程大學(xué)
• 主分類號: B01J23/66
• 分類號: B01J23/66;B01D53/94;B01D53/72;B01D53/62
• 代理公司: 北京世譽(yù)鑫誠專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11368
• 代理人: 郭官厚

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種催化劑、制備方法及應(yīng)用，屬于化學(xué)物質(zhì)及其制備和應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉 及一種多功能型甲醇車用催化劑、制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車保有量逐年增加，隨之帶來傳統(tǒng)石油基車用燃料的供需矛盾， 因此，石油基車用燃料的一統(tǒng)格局將發(fā)生巨變，預(yù)計(jì)2020年后，國內(nèi)石油將枯竭，而那時的 能源需求超過現(xiàn)在的4倍，70％～80％的能源靠進(jìn)口，直接影響到國家的能源安全。加之目前的 能源結(jié)構(gòu)對可持續(xù)發(fā)展帶來巨大影響，主要是大氣環(huán)境污染嚴(yán)重，其中汽車排放氣己構(gòu)成大 氣污染的主要來源，因此，開發(fā)穩(wěn)定、持久、經(jīng)濟(jì)、便捷和清潔的車用替代燃料，已經(jīng)成為 確保國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和國家能源安全的重中之重。

天然氣、液化石油氣、生物柴油、合成燃料、醇類燃料、醚類等多種清潔替代能源成為 解決石油資源短缺的重要途徑。其中由于甲醇是一種物理化學(xué)性質(zhì)與汽油近似的有機(jī)燃料， 其可由天然氣、煤、生物原料等制得。因此，從中國國情出發(fā)，發(fā)展甲醇燃料，是解決能源 安全和可持續(xù)發(fā)展問題的一條重要途徑。此外，在眾多替代能源中，甲醇合成工藝簡單、來 源廣泛、價(jià)格低廉且因其分子結(jié)構(gòu)中含氧，具有辛烷值高、汽化潛熱大等優(yōu)點(diǎn)，單獨(dú)或摻混 用作燃料，可明顯降低尾氣中HC、CO、NO_X以及顆粒物的排放，故一直以來備受關(guān)注。根據(jù)國 家環(huán)保總局機(jī)動車排污中心工況法測試發(fā)現(xiàn)，對同一車輛使用京標(biāo)汽油和甲醇汽油(M30)進(jìn)行 對比發(fā)現(xiàn)，一氧化碳和碳?xì)浠衔餃p少30％以上，硫排放同等條件下減少20％，動力提高5.2％， 百公里油耗降低5％，可見發(fā)展以甲醇為主的清潔燃料在能源安全與環(huán)境保護(hù)和社會經(jīng)濟(jì)可持 續(xù)發(fā)展方面具有十分重要的戰(zhàn)略意義。

甲醇清潔替代能源的推廣使用不僅緩解了我國能源危機(jī)，還可大大降低機(jī)動車尾氣中常 規(guī)污染物的排放，然而在大量的甲醇車尾氣排放實(shí)驗(yàn)中卻發(fā)現(xiàn)，伴隨甲醇燃料燃燒過程中產(chǎn) 生的非常規(guī)污染物卻遠(yuǎn)高于汽油和柴油車。因此甲醇汽油車尾氣凈化，不僅要凈化常規(guī)污染 物，同時還必須凈化非常規(guī)污染物，尾氣凈化的難度明顯大于汽油車尾氣。

前期研究證實(shí)，Pd對甲醇具有較好的催化活性，但深度氧化性能有待進(jìn)一步改善； Ag/γ-Al₂O₃對甲醇氧化雖具有較好的深度氧化選擇性，但活性不及Pd。朱兵等以銀氨絡(luò)離子 和氯鈀酸銨為前驅(qū)體制備了5％Ag-0.1％Pd/γ-Al₂O₃催化劑，活性表明，Pd-Ag雙金屬催化劑催 化活性明顯優(yōu)于單金屬催化劑，且Pd-Ag體系不存在“CO阻抑”現(xiàn)象。但因之前研究的催化劑 載體多為γ-Al₂O₃，因Ag易聚集而導(dǎo)致活性下降成為實(shí)際應(yīng)用中的困難。眾所周知，CeO₂-ZrO₂具有較好的氧化還原特性且在一定程度上可促進(jìn)貴金屬的分散進(jìn)而改善催化劑低溫催化氧化 性能等特點(diǎn)，故被廣泛應(yīng)用于三效催化劑。且研究還發(fā)現(xiàn)，Ce可促進(jìn)Ag在γ-Al₂O₃載體上的分 散，La能夠降低甲醇的起燃溫度，而La和Ce共同作用能夠提高甲醇轉(zhuǎn)化為CO₂的選擇性，因 此本實(shí)驗(yàn)小組以Ce-Zr-La-Al復(fù)合氧化物為載體，制備了Pd-Ag雙金屬體系，研究表明，Pd、 Ag金屬之間以及金屬與載體之間存在電子效應(yīng)，這種效應(yīng)促使金屬與載體界面產(chǎn)生大量具有 活性的氧物種，不僅提高了催化劑的低溫活性，還提高了催化劑的氧化速率，進(jìn)而改善了催 化劑對甲醇的深度氧化性能。

盡管如此，由于雙金屬體系中，活性組分的添加方式將直接影響到載體表面的活性中心、 催化劑的氧化還原性能以及活性氧的流動性能，故發(fā)明人在前期研究結(jié)果基礎(chǔ)上，繼續(xù)考察 了雙金屬催化劑中活性組分Pd，Ag的添加方式對甲醇的催化性能的影響；同時，模擬實(shí)際甲 醇汽油車尾氣組成，考察了改進(jìn)后催化劑對尾氣中常規(guī)污染物CO、NO、HC以及非常規(guī)污染物 甲醇的催化凈化性能，進(jìn)而開發(fā)出一種多功能型甲醇車用催化劑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一在于提供一種催化劑的制備方法，該催化劑可應(yīng)用于多功能型甲醇車 尾氣處理。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：