[發(fā)明專利]一種不同載體催化劑對甲醇催化氧化性能的測定方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811182933.1
• 申請日: 2018-10-11
• 公開（公告）號: CN109342642A
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張雪喬;陳星仡;郭夢圓
• 申請（專利權(quán)）人: 成都信息工程大學
• 主分類號: G01N31/10
• 分類號: G01N31/10;G01N30/02
• 代理公司: 重慶市信立達專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50230
• 代理人: 包曉靜

本發(fā)明屬于有機化學技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種不同載體催化劑對甲醇催化氧化性能的測定方法，所述不同載體催化劑對甲醇催化氧化性能的測定方法包括以下步驟：MCM?41、Beta、ZSM?5以及Al₂O₃為載體，Pd為活性組分，采用等體積浸漬法制備不同載體的催化劑；運用BET、CO₂?TPD、H₂?TPR等表征手段研究了催化劑的織構(gòu)性能、表面堿性以及還原性能；測定不同載體催化劑對甲醇的催化氧化性能、抗CO阻抑性。本發(fā)明的Pd/Beta的T50和T90分別是105℃和110℃，較其他三種催化劑具有最佳的甲醇低溫活性；Pd/Beta催化劑具有較好的甲醇催化活性；Pd/ZSM?5具有最佳的抗CO阻抑性以及較好的甲醇深度氧化性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于有機化學技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種不同載體催化劑對甲醇催化氧化性能的測定方法。

背景技術(shù)

目前，業(yè)內(nèi)常用的現(xiàn)有技術(shù)是這樣的：隨著社會的發(fā)展，每家每戶一輛四輪機動車已經(jīng)不是什么新奇的事情了，經(jīng)公安部交管局發(fā)布汽車保有量的相關(guān)報告，截至2016年底，全國機動車保有量達2.9億輛，在如此龐大的數(shù)據(jù)面前，我們不應(yīng)該為經(jīng)濟形式變好而感到興奮，每一個事物都是一把雙刃劍，雖然人民富裕了，但是環(huán)境卻受到了迫害，機動車直接影響著空氣質(zhì)量，因為其活動時間多、地域廣，并且油品消耗大，尾氣濃度比較高的位置處于近地表面以及人口相對集中區(qū)域。空氣中的氮氧化物、二氧化硫、PM2.5、PM10濃度升高，而經(jīng)專家組調(diào)查：大多數(shù)城市污染物濃度的貢獻仍以燃煤排放為主，并且部分城市大氣污染物主要由機動車尾氣排放，經(jīng)查中國的“首都圈”地區(qū)排放強度居首位，其他地區(qū)這種情況也漸漸成了主要問題，因此，在環(huán)境治理的道路上機動車污染防治形勢不容樂觀；在此基礎(chǔ)上，不僅要面對環(huán)境問題，還有不可忽視的能源危機，眾所周知，機動車動力來源主要是汽油和柴油兩部分，伴隨著經(jīng)濟驅(qū)動下的機動車數(shù)量增加，石油的需求量也將不斷增加，有數(shù)據(jù)顯示到2020年，中國的石油凈進口率將達到59.7％，超出石油的安全極限。在這個大的背景下，克服機動車尾氣污染以及找到一種可以代替汽油和柴油的新能源已經(jīng)成了廢氣治理專家們熱議的話題，也是國家目前需要解決的問題，而目前國內(nèi)外運用較多的新能源之一就是替代性好以及動力足的甲醇汽油，其制作過程是利用工業(yè)甲醇或燃料甲醇為原料，添加變性醇，對比現(xiàn)有國家汽油標準，按照一定比例配制而成。目前已經(jīng)在中國的陜西、山西、新疆等地已經(jīng)開始運行使用甲醇汽油。但是新的問題又出現(xiàn)了，甲醇汽油屬于有機物燃燒，如果燃燒不完全，必定會存在著揮發(fā)性有機物的污染，而在實踐中也證明了這一點，甲醇汽油的不完全燃燒產(chǎn)物有：過量的甲醇以及副產(chǎn)物甲醛和甲酸甲酯等，這些物質(zhì)是導(dǎo)致大氣污染的成員之一。國內(nèi)外研究進展(1)活性組分研究進展據(jù)國內(nèi)外研究，關(guān)于克服能源危機以及汽車尾氣對環(huán)境造成的污染而進行的研發(fā)的產(chǎn)品有很多。首先，對于甲醇的深度氧化，催化劑載體上負載貴金屬具有明顯的改善作用。適合的貴金屬主要有三種：Pt、Rh、Pd，而研究較多的是由這三種貴金屬組成的三效催化劑，而對于該類催化劑Pd在內(nèi)層具有更好的耐熱穩(wěn)定性，Rh在外層更有利于使氮氧化物被還原，Pt在整個過程中起著協(xié)調(diào)作用。1989年經(jīng)福特汽車公司首次將Pd/Rh催化劑替換三效催化劑的組成部分進行研究得出了好的結(jié)論后，該技術(shù)便迅速得到發(fā)展；而且在價格上與Pt和Rh相比，Pd的價格會低很多，因此，減少對Pt的需求量，采用更多的Pd替代不僅不會影響甲醇的催化氧化性能，成本還低很多。不過Rh的需求量還是相對較大，導(dǎo)致催化劑成本較高。為了減少制作成本并且達到催化效果，通過研制出Pd-復(fù)合物催化劑，結(jié)論證明其可以替代添加Rh的催化劑。(2)催化劑載體國內(nèi)外研究進展對于催化劑載體部分，為了研制能催化氧化甲醇的催化劑，其應(yīng)該具備良好的甲醇低溫催化活性。另外由于汽車尾氣中還包含一部分CO，CO與甲醇結(jié)構(gòu)相似，容易在催化劑上與甲醇競爭吸附，因此，催化劑還必須具有良好的抗CO阻抑性。而這些因素一部分取決于載體的性能，對于同一種活性組分來說，在不同的載體上會表現(xiàn)出不同的催化活性。在對過渡金屬Co對甲醇催化氧化性能的影響研究中提到，Al₂O₃具有較高的比表面積，可以提高催化劑中活性組分的分散度；2015年吳宏宇等通過研究不同分子篩催化劑上甲醇的合成，對比不同硅鋁比的ZSM-5、ZSM-11和MCM-22，得出ZSM-5具有較多的酸中心和合適的孔道結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性；國外也有學者對Beta分子篩做了研究，對Beta分子篩內(nèi)部進行表征，得出Beta沸石具有獨特的三維孔道結(jié)構(gòu)，并且常作為吸附劑用于工業(yè)生產(chǎn)上芳香烴的分離；在國內(nèi)對分子篩MCM-41的硅烷化改性及吸附性能的研究中可知，MCM-41被制備成功以來因其特殊的結(jié)構(gòu)而作為研究最多的一類介孔硅基材料，其顯著特點表現(xiàn)為：比表面積較大以及較好的化學穩(wěn)定性和水熱穩(wěn)定性。