[發明專利]一種鈀鉑催化劑、其制備方法及應用

在審

• 申請號: 202110313315.1
• 申請日: 2021-03-24
• 公開（公告）號: CN113042038A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 賀泓;崔暢;余運波;張燕;石曉燕
• 申請（專利權）人: 中國科學院生態環境研究中心
• 主分類號: B01J23/44
• 分類號: B01J23/44;B01D53/86;B01D53/72
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明提供了一種鈀鉑催化劑、其制備方法及應用，所述的制備方法包括：所述的制備方法包括：鉑前驅體與載體分散液混合后焙燒得到鉑基催化劑，鉑基催化劑與分散劑混合后形成鉑基分散液，鈀前驅體與鉑基分散液混合后焙燒得到所述的鈀鉑催化劑。本發明采用的制備方法限定了先浸負載鉑，制備得到鉑基催化劑，而后在鉑基催化劑表面浸漬負載鈀，制備得到的鈀鉑催化劑表面的活性物質PdO更穩定，受熱不易分解且分解后易再次氧化。因此采用本發明限定的浸漬順序制備得到的鈀鉑催化劑在高溫下受水影響的失活程度更輕，催化劑耐水性更強。

技術領域

本發明屬于甲烷催化氧化技術領域，涉及一種鈀鉑催化劑、其制備方法及應用。

背景技術

面對日益嚴峻的大氣污染問題和能源結構調整的迫切需求，選擇環保、低碳的可再生燃料已經成為必然趨勢。天然氣作為連結傳統化石能源與可再生能源的唯一橋梁，由于儲量豐富、技術成熟、價格低廉，成了最具潛力的替代能源。

天然氣的主要成分是甲烷。在以天然氣為燃料的天然氣資源利用過程中無可避免地會排放一定濃度的甲烷殘留氣體。甲烷作為第二大溫室氣體，其單位體積的增溫潛勢是二氧化碳的21倍，在大氣中的停留時間一般為10年。因此甲烷對大氣的溫室效應比二氧化碳更加嚴重，需要進行嚴格控制。消除天然氣資源利用過程中甲烷殘留氣體的一種有效方法是借助催化氧化技術將甲烷氧化成二氧化碳和水。

甲烷具有高度對稱的正四面體結構，其C-H鍵鍵能高達439kJ/mol，在反應過程通常很難被活化，所以甲烷催化氧化技術一直是環境催化領域的研究熱點。能用于甲烷氧化的催化劑主要有貴金屬催化劑(主要有負載型Pt、Pd、Au催化劑)和金屬氧化物催化劑(主要有過渡金屬氧化物、鈣鈦礦型氧化物、尖晶石型氧化物、燒綠石型氧化物、六鋁酸鹽催化劑))兩大類。金屬氧化物催化劑與貴金屬催化劑相比在價格上具有一定的優勢，但其活性和穩定性與貴金屬催化劑還有一定的差距，目前只能用于甲烷的高溫氧化反應。貴金屬催化劑是活性最高的甲烷氧化材料，具有很高的低溫催化氧化活性和良好的抗中毒性能。而在貴金屬催化劑中，目前認可度較高的催化劑是鈀鉑貴金屬體系。

CN104368327A公開了一種用于甲烷催化氧化的催化劑及其制備方法，催化劑是錫基固溶體水解包裹的核殼結構，載體是錫基固溶體水解包裹的核殼結構的微米粉體，核殼結構是改性氧化鋁的核殼結構；錫基固溶體是摻雜稀土或過渡金屬的錫基固溶體，其反應通式為Sn_xM_1-xO₂，式中：M為稀土和過渡金屬中的一種；x為系數；其組分及其質量百分比：錫基固溶體為10～70％；稀土改性氧化鋁或堿土金屬改性氧化鋁余量。

CN108993560A公開了一種耐水耐高溫甲烷氧化催化劑及其制備方法。催化劑由0.5～5wt％PdO、1～10wt％BaCO、85～98.5wt％AlO組成，其中AlO與BaCO的摩爾比為16.5～190.7；BaCO/AlO與PdO的摩爾比為7.8～81.4；BaCO與PdO摩爾比為1.25。制備方法包括：(1)將Ba前驅體浸漬于AlO材料上，經空氣焙燒后形成BaCO/AlO載體；(2)將Pd前驅體浸漬于(2)制得的載體上，經過空氣干燥和焙燒后制得一種PdO/BaCO/AlO耐水耐高溫甲烷氧化催化劑。

CN102527395B公開了一種新型甲烷化催化劑的制備方法，該催化劑載體是對快脫法工藝生產球形活性氧化鋁進行改進，使其變成球形鋅鋁尖晶石載體，然后將該載體飽和等量浸漬硝酸鎳和硝酸鑭的混合液，繼而干燥、煅燒。再重復一次以上的浸漬、干燥、煅燒工序，制得NiO-La₂O₃/ZnAl₂O₄甲烷化催化劑。

目前，燃氣機排氣中的未燃甲烷可用完全催化氧化技術(MOC)凈化，催化劑多選用PdO做活性物質。由于排氣中共存有較高濃度的水，PdO易失活，MOC催化劑的耐水性仍需要提高。

發明內容