[發明專利]一種應用于甲烷催化氧化的雙金屬催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 202011345364.5
• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN112473690A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 洪華軍;孫岳
• 申請（專利權）人: 洪華軍
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89;B01J37/08;B01J32/00;B01J21/04;F23G7/07
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本發明公開了一種應用于甲烷催化氧化的雙金屬催化劑及其制備方法，其制備方法包括將聚環氧乙烷?聚環氧丙烷?聚環氧乙烷三嵌段共聚物加入到無水乙醇溶液中，超聲攪拌，然后加入鹽酸溶液和醋酸溶液，調節其pH值，加入異丙醇鋁，得到溶膠溶液I；將硝酸鈀和硝酸鈷加入到混合溶劑中，然后加入螯合劑，攪拌形成溶膠溶液II；將溶膠溶液I加入到注射泵中，將溶膠溶液II加入到另一注射泵中，兩注射泵同時注射，注射物接收在固浴液中，劇烈攪拌，烘干，放置在馬弗爐中，燒培，得到所述雙金屬催化劑。本發明中的雙金屬催化劑具有較高的甲烷催化氧化活性，能夠在較低溫度下實現高甲烷轉化率。

技術領域

本發明屬于甲烷催化氧化催化劑技術領域，具體涉及一種應用于甲烷催化氧化的雙金屬催化劑及其制備方法。

背景技術

天然氣因儲量豐富、熱值高以及污染性小而備受關注，已廣泛應用于天然氣汽車和燃氣發電廠等各領域。天然氣的主要成分是甲烷，其是溫室效應系數很高的溫室氣體，因此，必須對汽車尾氣中未燃盡而排放的甲烷進行凈化處理。當前的主要解決方式之一是甲烷的催化氧化，尋找高效的催化劑有效降低C-H鍵的活化能，可實現較低溫度下甲烷的完全轉化。

中國專利CN101912783B公告了一種礦井乏風甲烷燃燒催化劑，由活性組分、活性助劑和多孔載體組成，其特征在于所述活性組分選自鐵和銅的氧化物或鐵和銅的可溶性鹽中的一種或兩種，以氧化物計，活性組分的重量百分含量為1％～50％；所述活性助劑選用鈰或鑭化合物中的任意一種，以氧化物計，活性助劑的重量百分含量為1％～30％；所述多孔載體選自氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、氧化鎂、氧化鈣、二氧化硅、硅酸鋁、硅酸鎂中的一種或幾種。但是該催化劑對對甲烷催化活性較低而且催化溫度過高，產生較大能耗。

發明內容

本發明的目的在于提供一種應用于甲烷催化氧化的雙金屬催化劑，所述雙金屬催化劑載體為兩性金屬氧化物，所述雙金屬分別選自貴金屬和非貴金屬中各一種。

進一步地，所述雙金屬催化劑的載體為有序介孔氧化鋁，具體為γ-Al₂O₃，所述雙金屬貴金屬為鈀(Pd)，非貴金屬為鈷(Co)。

更進一步地，所述雙金屬催化劑是將Pd和Co負載γ-Al₂O₃上，所述金屬鈀的負載量為22.4～36.9％，所述鈷的負載量為8.2～9.6％。

本發明的另一目的在于提供一種應用于甲烷催化氧化的雙金屬催化劑的制備方法，其制備方法包括以下步驟：

S1：將P123(聚環氧乙烷-聚環氧丙烷-聚環氧乙烷三嵌段共聚物)加入到無水乙醇溶液中，超聲攪拌，然后加入鹽酸溶液和醋酸溶液，調節其pH值至1～3，然后加入異丙醇鋁，在室溫下攪拌8～12h，得到溶膠溶液I。

S2：將硝酸鈀和硝酸鈷加入到混合溶劑中，其中硝酸鈀和硝酸鈷的質量為(1～1.36):(1.08～1.44)，然后加入螯合劑，在室溫下攪拌30～45min，形成溶膠溶液II。

S3：然后將步驟S1中的溶膠溶液I加入到注射泵中，注射電壓為12～15kV，注射速率為0.4～0.46mL/min；將步驟S2中的溶膠溶液II加入到另一注射泵中，注射電壓為11～14kV，注射速率為0.35～0.5mL/min，兩注射泵同時注射，注射物接收在固浴液中，然后劇烈攪拌30～50min，在80～90℃下烘干，備下步使用。

S4：將S3步烘干后的物質放置在馬弗爐中，從室溫開始以升溫速率0.4～0.6℃/min升溫至450～500℃燒培5～6h，然后以升溫速率8～10℃/min升溫至800～900℃燒培1～2h后，得到所述雙金屬催化劑。

作為優選方案，上述所述的P123(聚環氧乙烷-聚環氧丙烷-聚環氧乙烷三嵌段共聚物)和無水乙醇的質量體積比為(1～3)g:(15～50)mL。

作為優選方案，上述所述的鹽酸和醋酸的體積比為(1～3):(2.2～10)。