[發明專利]一種負載型鈀基催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202210423023.8
• 申請日: 2022-04-21
• 公開（公告）號: CN114602465B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 賀泓;肖敏;余運波;晏子頔;張春磊;阮露娜
• 申請（專利權）人: 中國科學院贛江創新研究院
• 主分類號: B01J23/648
• 分類號: B01J23/648;B01J35/10;B01D53/72;B01D53/86
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 邊人洲

本發明提供了一種負載型鈀基催化劑及其制備方法和應用，所述負載型鈀基催化劑包括鈮錫復合氧化物載體和負載于所述鈮錫復合氧化物載體表面的活性組分鈀，所述鈮錫復合載體中的氧化錫的晶型為金紅石相，本發明以金紅石相氧化錫和鈮復合氧化物作為載體負載鈀制成鈀基催化劑，催化劑在甲烷的催化完全氧化的高空速條件下，具有更好的低溫活性。

技術領域

本發明屬于催化劑技術領域，涉及一種負載型鈀基催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

隨著經濟的快速發展，能源需求日漸增大。天然氣中硫、氮含量遠低于其他化石資源，甲烷的碳氫比低，具有熱值高、碳排放較低等優點，天然氣做為能源化工原料，其應用呈現明顯的上升趨勢。但是，油氣、煤炭開采過程中存在大量逃逸的甲烷，交通運輸燃氣、城市生活燃氣及電廠燃氣等燃燒尾氣中也存在大量低濃度(0.1-1％)的甲烷。甲烷的溫室效應是CO₂的21倍，是僅次于二氧化碳的第二大溫室氣體，亟需研發高效的催化完全氧化技術，實現能源開采與應用過程中低濃度甲烷的消減。

貴金屬催化劑較非貴金屬催化劑具有更優異的低溫活性和抗中毒性能，其中貴金屬的催化活性順序為Pd＞Pt＞Rh＞Au。其中Pd催化劑對于甲烷完全氧化反應具有較高的催化活性，氧化催化性能最好，作為負載型甲烷低溫氧化催化劑應用的最多。氧化物負載型Pd基催化劑催化活性與載體明顯相關，并按以下順序降低：SnZrAlGaInTiSiYNb等，其中由于γ-Al₂O₃具有優異的比表面積和孔結構性質，且價格低廉，是最被廣泛運用的載體。

CN103203233A公開了一種金屬鈀為活性組分的甲烷催化燃燒鈀基催化劑，載體為以擬薄水鋁石為鋁源制備的中孔氧化鋁為載體。載體采用焙燒制備，鈀負載方式為等體積浸漬。其中介孔氧化鋁的比表面積為200～400m²/g，孔容為0.2～0.8cm³/g，孔徑為3～10nm；活性組分鈀的含量為催化劑總重量的0.1％～1％，在較低空速下能實現甲烷完全轉化率，但是在較高空速條件下，催化劑活性較差。

CN107262093A公開了一種氧化鑭改性氧化鋁負載的貴金屬基甲烷催化燃燒催化劑，所述活性組分的外部包覆有為其提供氧空位的包覆層為金屬氧化物層，還包括催化助劑鈰鋯固溶體，制備工藝繁復。

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。

甲烷作為一種溫室氣體，可用催化完全氧化技術(MOC)凈化，即在催化劑的作用下將CH₄完全氧化為H₂O和CO₂，技術的關鍵在于催化劑的研發。認可度較高的是貴金屬催化劑，鈀基催化劑受到更廣泛的關注。但目前，如何在高空速高水汽含量條件下實現甲烷的低溫催化完全氧化仍然困難。

發明內容

本發明的目的在于提供一種負載型鈀基催化劑及其制備方法和應用，本發明以錫鈮復合氧化物作為載體負載鈀制成鈀基催化劑在高空速條件下，甲烷的催化完全氧化反應中具有更好的低溫活性。

為達到此發明目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供了一種負載型鈀基催化劑，所述負載型鈀基催化劑包括鈮錫復合氧化物載體和負載于所述鈮錫復合氧化物載體表面的活性組分鈀，所述鈮錫復合氧化物載體的晶型為類氧化錫的金紅石相。