[發(fā)明專利]一種核殼結(jié)構(gòu)催化燃燒催化劑及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910692947.6
• 申請日: 2019-07-30
• 公開（公告）號: CN110327938B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘嵩;賈曉瑜;羅學(xué)清;常利;程根銀;張暢暢;吳婉;李林
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州卡泰里環(huán)保能源有限公司
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89;B01J37/16;B01J37/08;B82Y30/00;B82Y40/00;F23G7/07
• 代理公司: 北京科億知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 李興林

本發(fā)明公開了一種核殼結(jié)構(gòu)催化燃燒催化劑及其制備方法，包括催化劑載體以及負(fù)載于催化劑載體中的活性組分，所述活性組分為核殼結(jié)構(gòu)，其核芯為納米氧化鈀，外殼為介孔SiO₂，還包括CuO、MnO₂、NiO、Fe₂O₃其中的一種或者多種。由于外層耐高溫粒子的包裹作用，Pd粒子在高溫條件下可以保持原有形態(tài)，貴金屬的組分流失和聚集長大現(xiàn)象得到有效抑制。另一方面，外層粒子中所富含的脫硫化合物可以將原料中的硫化物吸附在其表面，一定程度上緩解了內(nèi)核Pd粒子的硫中毒。本發(fā)明所涉及的貴金屬催化劑表現(xiàn)出較強(qiáng)的高溫穩(wěn)定性和抗硫性，可用于工業(yè)應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及催化燃燒催化劑技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種將核殼結(jié)構(gòu)的活性組分負(fù)載于催化劑載體中制備成一種高效的催化燃燒的催化劑。

背景技術(shù)

天然氣是一種來源廣泛的氣體，主要通過燃燒的方式被利用。傳統(tǒng)的火焰燃燒過程中會形成NO_X造成酸雨和光化學(xué)煙霧，不完全燃燒后產(chǎn)生的CO會造成環(huán)境危害，由于燃燒過程中可見光的釋放，能源利用率低。在催化劑的作用下發(fā)生低溫?zé)o焰燃燒可以避免上述問題，提高能源利用率，安全環(huán)保。

催化燃燒催化劑主要有貴金屬催化劑和非貴金屬催化劑兩類，其中貴金屬催化劑在甲烷催化燃燒中由于其低溫起燃活性而被廣泛應(yīng)用，同時貴金屬催化劑還可以應(yīng)用于其他易揮發(fā)有機(jī)物的催化燃燒中。然而貴金屬催化劑在使用過程中存在高溫條件下活性組分容易流失、聚集長大以及硫中毒失活的現(xiàn)象。

開發(fā)高溫條件下穩(wěn)定以及抗硫失活的催化劑是貴金屬催化劑是進(jìn)一步工業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，本發(fā)明的目的是提供了一種高溫條件下活性穩(wěn)定且抗硫失活能力強(qiáng)的催化燃燒催化劑，其是將含活性組分的核殼結(jié)構(gòu)負(fù)載于催化劑載體上，活性組分由于被外層粒子包裹，避免了活性組分的流失以及團(tuán)聚現(xiàn)象，充分提高了催化劑在高溫條件下的穩(wěn)定性，同時殼層中的金屬氧化物能夠吸附甲烷中微量的硫化物，從而提高了催化劑的抗硫穩(wěn)定性。

本發(fā)明的另一目的是提供了該催化劑的制備方法。

本發(fā)明催化劑包括催化劑載體以及負(fù)載于催化劑載體上的活性組分，所述活性組分為核殼結(jié)構(gòu)，其核芯為納米氧化鈀，外殼為介孔SiO₂，還包括CuO、MnO₂、NiO、Fe₂O₃其中的一種或者多種。

優(yōu)選的，所述催化劑載體為γ-Al₂O₃。

優(yōu)選的，所述催化劑中氧化鈀的含量為0.1wt％-1.5wt％。

本發(fā)明催化劑的制備方法，包括以下步驟：

1)鈀溶液的配制，將含鈀化合物溶解在稀酸溶液中，攪拌均勻至固體完全溶解，得到鈀濃度為10mol·L^-1紅褐色溶液；然后采用堿將溶液pH調(diào)整至7.0，即得到濃度為10mol·L^-1的鈀溶液；

2)Pd納米粒子溶膠的制備，十六烷基三甲基溴化銨置于去離子水中，并經(jīng)加熱溶解后制成濃度為0.1-0.2mol·L^-1的十六烷基三甲基溴化銨溶液，然后稱取9mL步驟1)制備的鈀溶液，將其加入到40ml的十六烷基三甲基溴化銨溶液中，快速攪拌5min后，再滴加0.03mol·L^-1的NaBH₄溶液至溶液顏色變?yōu)榛液谏Ｖ沟渭雍髮⑷芤涸?0℃水浴中繼續(xù)攪拌1-2h，使過量的NaBH₄分解，得到Pd納米粒子溶膠；