[發明專利]一種用于催化燃燒的貴金屬鈣鈦礦型催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201811248158.5
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN109317143A
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發明（設計）人: 郭耘;楊新偉;姜鳳妮;詹望成;王麗;郭楊龍;王筠松
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: B01J23/63
• 分類號: B01J23/63;B01J23/89
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種用于催化燃燒的貴金屬鈣鈦礦型催化劑及其制備方法。該催化劑的化學組成為A_xM_yB_zO_δ，其中A為Sr、La、Ca和Pr中的一種或一種以上，M為貴金屬Pt、Pd、Rh、Ir和Ag中的一種或一種以上，B為Mn、Fe、Al和Ti中的一種或一種以上，x為A與陽離子（M+B）的摩爾比，其范圍在0.6～0.95，y為貴金屬M與陽離子（M+B）的摩爾比，其范圍在0.005～0.02，z為B與陽離子（M+B）中的摩爾比，其范圍在0.08～0.095，δ為氧離子（O^2?）的化學計量比。催化劑采用溶膠凝膠方法制備，經過800～1200 ^oC焙燒100 h后，催化劑中貴金屬的尺寸在0.1~2 nm之間，且不流失。該發明的催化劑可用于甲烷、丙烷、丙烯、芳烴等碳氫化合物的催化燃燒，具有制備方法簡單，活性高，穩定性好的特點。

技術領域

本發明涉及催化劑技術領域，涉及一種可用于甲烷、丙烷、丙烯、芳烴等碳氫化合物催化燃燒的貴金屬鈣鈦礦型催化劑及其制備方法，可用于揮發性有機廢氣凈化、機動車尾氣凈化等領域。

背景技術

隨著我國工業化進程的加快，機動車尾氣污染物排放、工業源揮發性有機廢氣的排放等對嚴重影響了大氣環境質量。包括甲烷、丙烷、丙烯、芳烴等在內的碳氫化合物是機動車和工業源尾氣排放的重要污染物之一，采用催化燃燒技術是有效控制碳氫化合物排放的重要手段，開發高活性、高穩定性的催化燃燒催化劑是該技術的關鍵。

用于催化燃燒的催化劑根據活性組分的不同，可分為貴金屬催化劑和金屬（復合）氧化物催化劑，其中負載型貴金屬基催化劑因具有良好的催化燃燒活性而被廣泛用于碳氫化合物的催化燃燒。在納米尺度上控制制備貴金屬催化劑不僅可有效提高貴金屬的利用效率，降低其成本。但貴金屬納米顆粒在高溫條件下的易發生燒結和流失，而導致催化劑的活性衰減，甚至失活。因此，在保證催化劑活性的前提下，提高其熱穩定性是決定其能否實現工業應用的關鍵。

合成特殊結構的貴金屬催化劑可提高催化劑的熱穩定性能。Cargnello等人(Science. 2012, 337, 713-717.)制備了Pd@CeO₂/Al₂O₃核殼型催化劑，在經過850 °C焙燒后，Pd納米顆粒未見明顯的團聚現象。Zhan等人(Journal of the American ChemicalSociety. 2016, 138, 16130-16139)利用構建無機碳層的方法成功避免了Au納米顆粒的燒結。但這類催化劑的操作方法復雜，難以實現工業化應用。

專利CN201510274648公開了一種用于催化燃燒的負載型鈀催化劑及制備方法。該催化劑以貴金屬鈀作為活性組分，助劑為稀土氧化物，堿金屬和堿土金屬，載體為氧化錫，其中鈀含量為催化劑總重的0.1%～5%，堿金屬或堿土金屬的含量為3%～10%。所制備的催化劑經600℃焙燒4 h后具有良好的甲烷燃燒活性。

專利CN201110388703公開了一種低濃度反應物催化燃燒的催化劑及其制備方法。該催化劑以貴金屬Pd、Pt、Ru、Ir、Rh中的一種或幾種組合作為催化劑的活性組分，以Mg、La、Fe、Mn、Ni、Co、Cr、Ca金屬氧化物中的至少一種作為金屬氧化物共載體；利用浸漬法、均相沉淀法、共沉淀法，熱分解法中的任意一種方法，制備含有共載體的催化劑前體，在經過過濾、洗滌、干燥、焙燒、成型、再焙燒及還原后形成催化劑。值得注意的是該專利中并未針對提高貴金屬熱穩定性方面提出較好的方案。

專利CN201510040514公開了一種用于甲烷催化燃燒的催化劑及其制備方法，由CeO₂-Co₃O₄雙組份載體和貴金屬Pd組成，催化劑中CeO₂的質量百分含量為0.5％-5％，Pd的質量百分含量為0.1％-0.5％。然而，該催化劑的制備方法需要KIT-6作為模板劑，難以實現工業化應用。