一種甲烷燃燒催化劑、製備方法及應用與流程

2023-08-04 17:59:46

本發明涉及催化燃燒催化劑領域，尤其涉及一種甲烷燃燒催化劑。

背景技術：

甲烷不僅是一種能源氣體，還是一種危害環境的溫室氣體，其溫室效應是二氧化碳的21倍，對臭氧層破壞能力是二氧化碳的7倍。我國每年由煤礦排放到大氣中的甲烷約為100～150億方，這些氣體的排放不僅對環境造成巨大破壞，還造成巨大的資源浪費。產生這種局面的原因是由於煤礦瓦斯氣的排放量巨大，且甲烷濃度一般低於0.5％以下，很難直接燃燒回收利用。

催化逆流燃燒技術是解決這一問題的主要研究方向，而高效催化劑的研發是制約這項技術產業化的關鍵。目前主要的催化甲烷燃燒的催化劑按元素分類主要可分為貴金屬Pd、Pt等催化劑和非貴金屬催化劑。CN201210125569.1以及CN201110320635.6等公開了非貴金屬催化劑，如鈣鈦礦型、六鋁酸鹽型催化劑結構穩定，價格便宜，但起燃溫度較高，活性較差，在含水的高溫氣氛中容易流失，而CN201210003829.8、CN201110320635.6公開了貴金屬型催化劑具有活性高，壽命長，耐水性好等優點，成為催化甲烷燃燒的主流研究方向。但目前用傳統方法製備的負載型貴金屬催化劑面臨高於600℃時活性組分很容易燒結聚集，造成催化劑的永久性失活。因此，解決貴金屬的高溫易燒結問題是促進貴金屬甲烷催化燃燒工業化應用的關鍵問題之一。

目前解決上述燒結問題的主要方法是向催化劑體系內加入助劑，如抗燒結的Ce、Zr等稀土元素，但該法只能緩解貴金屬的高溫燒結，當反應溫度高於800℃時，催化劑活性組分仍然會迅速燒結導致催化劑失活。

技術實現要素：

有鑑於此，本發明的目的在於提供一種甲烷燃燒催化劑，提高甲烷燃燒催化劑的抗高溫性能，解決現有技術中甲烷燃燒催化劑存在的高溫易燒結的問題。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提了一種甲烷燃燒催化劑，具有核殼結構，核心部分包含四氧化三鈷和貴金屬，殼層部分包含二氧化矽，以所述催化劑的總質量為基準，所述貴金屬的質量百分含量為0.1～2.0％，所述四氧化三鈷的質量百分含量為3～30％，餘量為二氧化矽。

優選地，所述貴金屬為鈀和鉑中的一種或兩種。

優選地，所述貴金屬質量百分含量為0.5～1.0％，所述四氧化三鈷質量百分含量為5～25％，餘量為二氧化矽。

優選地，所述核心部分的直徑優選為15-40nm，更優選為20-35nm，最優選為25-30nm，所述殼層部分的厚度優選為10-20nm，更優選為12-18nm，最優選為14-16nm。

本發明提供上述技術方案所述甲烷燃燒催化劑的製備方法，包含以下步驟：

(1)將四氧化三鈷前體、模板劑、聚乙烯吡咯烷酮和過氧化氫在水中混合，水熱反應得到水熱產物；

(2)將所述步驟(1)得到的水熱產物與貴金屬前體、二氧化矽前體混合，反應得到燃燒催化劑前驅體；

(3)將所述步驟(2)得到的燃燒催化劑前驅體焙燒，得到甲烷燃燒催化劑。

優選地，所述四氧化三鈷前體為可溶性鈷鹽，貴金屬前體為可溶性貴金屬的硝酸鹽或氯酸鹽，模板劑為六次甲基四胺、十六烷基三甲基溴化銨、乙二胺和正丁胺中的一種或幾種的模板劑混合物，二氧化矽前體為正矽酸乙酯、正矽酸四丙酯和正矽酸四甲酯中的一種或幾種的二氧化矽前體混合物。

優選地，所述步驟(1)中四氧化三鈷前體、模板劑以溶液形式加入，所述四氧化三鈷前體的溶液的摩爾濃度為0.1～1.0mol/L，聚乙烯吡咯烷酮與四氧化三鈷前體的摩爾比為1:100～1:300，模板劑的溶液的摩爾濃度為0.1～0.5mol/L；所述過氧化氫以雙氧水的形式添加，所述雙氧水的質量分數為3～15％；所述四氧化三鈷前體的溶液和模板劑的溶液的體積比為5:1～1:1，所述四氧化三鈷前體的溶液與雙氧水的體積比為3:1～1:1。

優選地，所述步驟(2)中貴金屬前體以溶液形式加入，所述貴金屬前體的溶液的質量分數為0.1～0.5％，所述貴金屬前體的溶液與四氧化三鈷前體的溶液的體積比為1:5～1:1；二氧化矽前體的質量分數為30～50％，所述二氧化矽前體與四氧化三鈷前體的體積比為3:1～1:1。

優選地，所述步驟(3)中焙燒的溫度為600～800℃，焙燒的時間為4～8h。

本發明提供以上技術方案所述的甲烷燃燒催化劑或以上技術方案所述製備方法得到的甲烷燃燒催化劑在含氧煤層氣催化燃燒脫氧中的應用。

本發明提供的催化劑具有核殼結構，耐高溫的殼層將貴金屬包覆在裡面，殼層具有孔道可以讓反應分子自由進入核心處與貴金屬活性中心發生反應，然後生成的產物分子擴散出殼層，整個過程活性中心的尺寸要大於殼層反應孔道的尺寸，以避免活性組分的溢出。這種結構從原理上解決了催化劑的燒結問題。本發明通過精確限定了核殼結構中核心部分、殼層部分的質量比以及厚度，提高了甲烷燃燒催化劑的抗高溫性能以及催化燃燒性能，解決了現有技術中甲烷燃燒催化劑存在的高溫易燒結的問題。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

圖1為本發明實施例1製備的[Pd]0.010[Co3O4]0.300@[SiO2]0.690的掃描電鏡譜圖。

具體實施方式

本發明提供了一種甲烷燃燒催化劑，具有核殼結構，核心部分包含四氧化三鈷和貴金屬，殼層部分包含二氧化矽，以所述催化劑的總質量為基準，所述貴金屬的質量百分含量為0.1～2.0％，所述四氧化三鈷的質量百分含量為3～30％，餘量為二氧化矽。

在本發明中，所述貴金屬優選為鈀和鉑中的一種或兩種，當貴金屬為鈀、鉑兩種時，本發明對貴金屬中鈀、鉑的質量比優選為5:1～1:2，更優選為4:1～3.5:1，最優選為3:1-1:1。

在本發明中，以催化劑的總質量為基準，所述貴金屬的質量百分含量優選為0.5～1.0％，更優選為0.6～0.8％，最優選為0.65～0.75％；

在本發明中，所述催化劑的核心部分還包括四氧化三鈷，以催化劑總質量為基準，所述四氧化三鈷質量百分含量優選為5～25％，更優選為10～20％，最優選為13～16％；

本發明提供的催化劑包括殼層部分，所述殼層部分包括二氧化矽，以所述催化劑的總質量為基準，餘量為二氧化矽。

在本發明中，所述核心部分的直徑優選為15～40nm，更優選為20～35nm，最優選為25～30nm；所述殼層部分的厚度優選為10～20nm，更優選為12～18nm，最優選為14～16nm。

本發明提供的催化劑具有核殼結構，耐高溫的殼層將貴金屬包覆在裡面，殼層具有孔道可以讓反應分子自由進入核心處與貴金屬活性中心發生反應，然後生成的產物分子擴散出殼層，整個過程活性中心的尺寸要大於殼層反應孔道的尺寸，以避免活性組分的溢出。這種結構從原理上解決了催化劑的燒結問題。本發明通過精確限定了核殼結構中核心部分、殼層部分的質量比以及厚度，提高了甲烷燃燒催化劑的抗高溫性能以及催化燃燒性能。

本發明提供了上述技術方案所述甲烷燃燒催化劑的製備方法，包含以下步驟：

(1)將四氧化三鈷前體、模板劑、聚乙烯吡咯烷酮和過氧化氫在水中混合，水熱反應得到水熱產物；

(2)將所述步驟(1)得到的水熱產物與貴金屬前體、二氧化矽前體混合，反應得到燃燒催化劑前驅體；

(3)將所述步驟(2)得到的燃燒催化劑前驅體焙燒，得到具有核殼結構的燃燒催化劑。

本發明將四氧化三鈷前體、模板劑、聚乙烯吡咯烷酮和過氧化氫在水中混合，水熱反應得到水熱產物。在本發明中，所述四氧化三鈷前體優選為可溶性鈷鹽，更優選為硝酸鈷、醋酸鈷中的一種或兩種，當可溶性鈷鹽為硝酸鈷和醋酸鈷的混合物時，本發明對可溶性鈷鹽中硝酸鈷和醋酸鈷的質量比沒有限制，本領域技術人員可根據實際需要選擇任意質量比的硝酸鈷和醋酸鈷的可溶性鈷鹽混合物；所述模板劑優選為六次甲基四胺、十六烷基三甲基溴化銨、乙二胺和正丁胺中的一種或幾種的模板劑混合物，模板劑混合物優選為兩種模板劑的混合物，更優選為十六烷基三甲基溴化銨和六次甲基四胺的混合物、六次甲基四胺和乙二胺的混合物。在本發明中，對混合物中各模板劑的質量比沒有限制，本領域技術人員可根據實際需要選擇任意質量比的模板劑的混合物。

在本發明中，所述聚乙烯吡咯烷酮與四氧化三鈷前體的摩爾比為1:100～1:300，更優選為1:150～1:250，最優選為1:180～1:220；所述四氧化三鈷前體與模板劑的摩爾比優選為1:1～1:10，更優選為1:3～1:8，最優選為1:5～1:6。

在本發明中，所述四氧化三鈷前體和模板劑優選以溶液形式加入，所述四氧化三鈷前體的溶液的摩爾濃度優選為0.1～1.0mol/L，更優選為0.2～0.8mol/L，最優選為0.3～0.6mol/L；模板劑的溶液的摩爾濃度優選為0.1～0.5mol/L，更優選為0.25～0.45mol/L，最優選為0.30～0.35mol/L。在本發明中，所述四氧化三鈷前體的溶液和模板劑的溶液的體積比優選為5:1～1:1，更優選為4.5:1～2.0:1，最優選為3:1～2.5:1。

在本發明中，所述步驟(1)中過氧化氫優選以雙氧水的形式添加，所述雙氧水的質量分數優選為3～15％，更優選為7～14％，最優選為9～12％；所述四氧化三鈷前體的溶液和雙氧水的體積比優選為3:1～1:1，更優選為2.5:1～1.5:1，最優選為2.0:1～1.8:1。

本發明對所述混合的方式沒有特殊的限制，採用本領域技術人員熟知的混合方式即可；在本發明的實施例中，優選採用攪拌方式混合，本發明對攪拌方式沒有特殊要求，按照本領域人員所熟知的技術手段進行攪拌即可，所述攪拌的轉速優選為200～1000rpm，更優選為400～800rpm，最優選為500～600rpm。

在本發明中，所述步驟(1)中水熱反應的溫度優選為30～80℃，更優選為40～70℃，最優選為50～60℃，所述水熱反應的時間優選為2～15h，更優選為4～10h，最優選為7～8h。

在本發明中，對所述水熱反應採用的設備沒有特殊的限制，採用本領域技術人員熟知的反應釜即可。

得到的水熱產物後，本發明將所述水熱產物與貴金屬前體、二氧化矽前體混合，反應得到燃燒催化劑前驅體。在本發明中，所述貴金屬前體優選為可溶性貴金屬的硝酸鹽或氯酸鹽，具體為硝酸鉑、氯化鉑、硝酸鈀、氯化鈀；在本發明中，所述四氧化三鈷前體與貴金屬前體的質量比優選為2:1～20:1，更優選為5:1～15:1，最8:1～12:1；所述四氧化三鈷前體與二氧化矽前體的質量比優選為1:3～1:20，更優選為1:5～1:15，最優選為1:8～1:10。

在本發明中，所述貴金屬前體優選以水溶液形式加入，所述貴金屬前體的水溶液的質量分數優選為0.1～0.5％，更優選為0.2～0.4％，最優選為0.25～0.35％；所述貴金屬前體的溶液與四氧化三鈷前體的溶液的體積比優選為1:5～1:1，更優選為1:4～1:2；最優選為1:3.5～1:2.5。

在本發明中，所述二氧化矽前體優選為正矽酸乙酯、正矽酸四丙酯和正矽酸四甲酯中的一種或幾種的二氧化矽前體混合物，二氧化矽前體混合物優選為兩種二氧化鈦前體的混合物，更優選為正矽酸乙酯和正矽酸四丙酯的混合物、正矽酸乙酯和正矽酸四甲酯的混合物。在本發明中，對混合物中各二氧化矽前體的質量比沒有限制，本領域技術人員可根據實際需要選擇任意質量比的二氧化矽前體的混合物。

在本發明中，所述二氧化矽前體溶液的質量分數優選為30～50％，更優選為35～45％，最優選為38～42％；所述二氧化矽前體與四氧化三鈷前體的體積比優選為3:1～1:1，更優選為2.5:1～1.5:1，最優選為2:1～1.8:1.

在本發明中，對水熱產物與貴金屬前體、二氧化鈦前體混合的方式沒有特殊的限制，採用本領域技術人員熟知的混合方式即可，在本發明的實施例中，優選採用攪拌方式混合，所述攪拌的轉速優選為500～1200rpm，更優選為700～900rpm，最優選為750～850rpm，所述攪拌的時間優選為1～10h，更優選為3～8h，最優選為4～5h。

在本發明中，所述步驟(2)中反應的溫度優選為50～100℃，更優選為60～80℃，最優選為70～75℃；所述反應的時間優選為2～15h，更優選為4～10h，最優選為6～8h。

得到燃燒催化劑前驅體後，本發明優選將所述燃燒催化劑前驅體進行洗滌和乾燥，所述洗滌的具體過程優選為：用水對燃燒催化劑前驅體進行過濾洗滌，所述洗滌的次數優選為3～8次，更優選為4～7次，最優選為5～6次；所述乾燥的溫度優選為100～130℃，更優選為110～120℃，最優選為115～118℃，乾燥的時間優選為2～10h，更優選為4～8h，最優選為6～7h.

在本發明中，對燃燒催化劑前驅體進行乾燥的方式沒有特殊的限制，採用本領域技術人員熟知的乾燥方式即可，在本發明的實施例中，優選採用真空幹箱進行乾燥。

得到燃燒催化劑前驅體後，本發明將所述燃燒催化劑前驅體焙燒，得到甲烷燃燒催化劑。在本發明中，所述焙燒的溫度優選為500～800℃，更優選為550～750℃，最優選為600～700℃；所述焙燒的時間優選為4～8h，更優選為5～7h，最優選為6～6.5h。

在本發明中，對所述焙燒的方式沒有特殊要求，按照本領域人員所熟知焙燒技術手段即可，在本發明實施例中優選採用馬弗爐進行焙燒。

在本發明中，採用的原料廉價易得，甲烷燃燒催化劑的製備過程簡單，易於放大生產，適宜工業化生產。

本發明提供以上技術方案所述的甲烷燃燒催化劑或以上技術方案所述製備方法得到的甲烷燃燒催化劑在煤礦乏風瓦斯催化燃燒中的應用，所述煤礦乏風瓦斯中甲烷體積濃度低於1.0％，其餘為空氣，其中室溫空氣的水蒸氣飽和度不高於80％，催化反應溫度範圍400-800℃。

本發明還提供以上技術方案所述的甲烷燃燒催化劑或以上技術方案所述製備方法得到的甲烷燃燒催化劑在合成油尾氣馳放氣催化燃燒脫除中的應用，所述合成油馳放氣中甲烷體積分數為1％，CO體積分數為0.5％，低碳烷烴體積分數為0.3％，氫氣體積分數為0.3％，O2含量為5％，10ppm H2S，其餘為CO2。催化反應空速10000h-1，甲烷燃燒催化劑反應溫度400-800℃。

核殼結構是解決貴金屬燒結的最好方法之一，其原理是用一層耐高溫的殼層將貴金屬包覆在裡面，殼層具有孔道可以讓反應分子自由進入核心處與貴金屬活性中心發生反應，然後生成的產物分子擴散出殼層，整個過程活性中心的尺寸要大於殼層反應孔道的尺寸，以避免活性組分的溢出。這種結構從原理上解決了催化劑的燒結問題。本發明通過精確限定了核殼結構中核心部分、殼層部分的質量比以及厚度，提高了甲烷燃燒催化劑的抗高溫性能以及催化燃燒性能，溫度達到900℃時仍然具有良好的催化燃性能，解決了現有技術中甲烷燃燒催化劑存在的高溫易燒結的問題。

下面結合實施例對本發明提供的甲烷燃燒催化劑、製備方法及應用進行詳細的說明，但是不能把它們理解為對本發明保護範圍的限定。

實施例1

本實施例的核殼催化劑核心部分由1.0wt％Pd、30.0wt％CO3O4組成，其餘質量為殼層部分SiO2。

本實施例的製備方法為：

(1)將100ml摩爾濃度0.6mol/L的硝酸鈷溶液和20ml 0.05mol/L的六次甲基四胺水溶液按比例混合均勻，加入0.0006mol的聚乙烯吡咯烷酮和30ml質量分數3wt％的雙氧水水溶液，40℃攪拌4h，攪拌轉數200rpm。

(2)將80ml質量分數為0.2wt％Pd的PdCl2溶液，直接到加入(1)所述溶液，繼續45℃攪拌1h，攪拌轉數400rpm。然後將128ml質量分數為50％的正矽酸乙酯乙醇溶液逐滴加入上述溶液，1200rpm高轉數下，50℃攪拌4h。過濾洗滌，120℃乾燥6h，500℃高溫焙燒4h，即得到甲烷催化燃燒催化劑。

本實施的[Pd]0.010[Co3O4]0.300@[SiO2]0.690催化劑在：甲烷體積濃度1.0％，其餘為空氣的反應條件下，催化劑反應空速5000h-1，反應壓力0.1MPa，反應溫度400℃條件下，可實現CH4的100.0％的轉化率。反應溫度提高至850℃反應100小時後，CH4轉化率仍為100.0％。

實施例2

本實施例的核殼催化劑核心部分由0.5wt％Pt、20.0wt％CO3O4組成，其餘為殼層部分SiO2。

本實施例的製備方法為：

(1)將100ml摩爾濃度0.9mol/L的硝酸鈷溶液和45ml 0.05mol/L的六次甲基四胺水溶液按比例混合均勻，加入0.0003mol的聚乙烯吡咯烷酮和50ml質量分數15％的雙氧水水溶液，50℃攪拌7h，攪拌轉數400rpm。

(2)將36ml質量分數為0.5％Pt的PtCl2溶液，直接加入(1)所述溶液，繼續50℃攪拌2h，攪拌轉數300rpm。然後將200ml質量分數為50％的正矽酸乙酯乙醇溶液逐滴加入上述溶液，850rpm高轉數下，70℃攪拌6h。過濾洗滌，100℃乾燥6h，800℃高溫焙燒8h，即得到甲烷催化燃燒催化劑。

本實施的[Pt]0.005[Co3O4]0.200@[SiO2]0.795催化劑在：甲烷體積濃度1.0％，其餘為空氣的反應條件下，催化劑反應空速5000h-1，反應壓力0.1MPa，反應溫度425℃條件下，可實現CH4的100.0％的轉化率。反應溫度提高至900℃反應100小時後，CH4轉化率為99.7％。

實施例3

本實施例的核殼催化劑核心部分由0.5wt％Pt、0.5wt％Pd、15.0wt％CO3O4組成，其餘為殼層部分SiO2質量。

本實施例的製備方法為：

(1)將100ml摩爾濃度0.3mol/L的醋酸鈷溶液和20ml 0.01mol/L的六次甲基四胺水溶液、30ml 0.01mol/L十六烷基三甲基溴化銨按比例混合均勻，加入0.00012mol的聚乙烯吡咯烷酮和100ml質量分數12％的雙氧水水溶液，60℃攪拌8h，攪拌轉數600rpm。

(2)將40ml質量分數為0.2wt％Pt的PtCl2溶液和40ml質量分數0.2wt％Pd的Pd(NO3)2溶液直接加入(1)所述溶液，繼續40℃攪拌2h，攪拌轉數400rpm。然後將77ml質量分數為40％的正矽酸乙酯乙醇溶液、47ml質量分數為40％的正矽酸四甲酯乙醇溶液逐滴加入上述溶液，900rpm高轉數下，75℃攪拌8h。過濾洗滌，130℃乾燥7h，750℃高溫焙燒6.5h，即得到甲烷催化燃燒催化劑。

本實施的[Pt]0.005[Pd]0.005[Co3O4]0.150@[SiO2]0.840催化劑在：甲烷體積濃度0.5％，其餘為空氣的反應條件下，催化劑反應空速60000h-1，反應壓力0.1MPa，反應溫度400℃條件下，可實現CH4的100.0％的轉化率。反應溫度提高至850℃反應100小時後，CH4轉化率為100.0％。

實施例4

本實施例的核殼催化劑核心部分由0.2wt％Pt、0.6wt％Pd和10.0wt％CO3O4組成，其餘為殼層部分SiO2質量。

本實施例的製備方法為：

(1)將100ml摩爾濃度0.3mol/L的醋酸鈷溶液和20ml 0.03mol/L的六次甲基四胺水溶液、20ml 0.03mol/L的乙二胺水溶液按比例混合均勻，加入0.0002mol的聚乙烯吡咯烷酮和50ml質量分數12％的雙氧水水溶液，55℃攪拌10h，攪拌轉數1000rpm。

(2)將48ml質量分數為0.1wt％Pt的PtCl2溶液和72ml質量分數0.2wt％Pd的PdCl2溶液直接加入(1)所述溶液，繼續55℃攪拌2h，攪拌轉數400rpm。然後將92ml質量分數為40％的正矽酸乙酯乙醇溶液、10ml質量分數為40％的正矽酸四丙酯乙醇溶液逐滴加入上述溶液，1000rpm高轉數下，75℃攪拌12h。過濾洗滌，110℃乾燥8h，600℃高溫焙燒6h，即得到甲烷催化燃燒催化劑。

本實施的[Pt]0.002[Pd]0.006[Co3O4]0.100@[SiO2]0.920催化劑在：甲烷體積濃度0.5％，其餘為空氣的反應條件下，催化劑反應空速60000h-1，反應壓力0.1MPa，反應溫度420℃條件下，可實現CH4的100.0％的轉化率。反應溫度提高至900℃反應100小時後，CH4轉化率為100.0％。

實施例5

本實施例的核殼催化劑核心部分由1.0wt％Pt和20.0wt％CO3O4組成，其餘為殼層部分SiO2質量。

本實施例的製備方法為：

(1)將50ml摩爾濃度0.3mol/L的硝酸鈷溶液、50ml摩爾濃度0.3mol/L的醋酸鈷溶液和20ml 0.03mol/L的六次甲基四胺水溶液按比例混合均勻，加入0.00012mol的聚乙烯吡咯烷酮和50ml質量分數9％的雙氧水水溶液，50℃攪拌15h，攪拌轉數1000rpm。

(2)將24ml質量分數為0.5wt％Pt的Pt(NO3)2溶液直接加入(1)所述溶液，繼續60℃攪拌2h，攪拌轉數200rpm。然後將109ml質量分數為30％的正矽酸乙酯乙醇溶液逐滴加入上述溶液，1000rpm高轉數下，80℃攪拌8h。過濾洗滌，110℃乾燥8h，600℃高溫焙燒5h，即得到甲烷催化燃燒催化劑。

本實施的[Pt]0.010[Co3O4]0.200@[SiO2]0.790催化劑在：甲烷體積濃度0.5％，其餘為空氣的反應條件下，催化劑反應空速60000h-1，反應壓力0.1MPa，反應溫度450℃條件下，可實現CH4的100.0％的轉化率。反應溫度提高至900℃反應100小時後，CH4轉化率為99.5％。

實施例6

本實施例的核殼催化劑核心部分由0.5wt％Pd和20.0wt％CO3O4組成，其餘為核殼部分SiO2質量。

本實施例的製備方法為：

(1)將100ml摩爾濃度0.3mol/L的硝酸鈷溶液和20ml 0.03mol/L的六次甲基四胺水溶液按比例混合均勻，加入0.00015mol的聚乙烯吡咯烷酮和50ml質量分數14％的雙氧水水溶液，50℃攪拌7h，攪拌轉數800rpm。

(2)將30ml質量分數為0.2wt％Pd的Pd(NO3)2溶液直接加入(1)所述溶液，繼續60℃攪拌2h，攪拌轉數200rpm。然後將110ml質量分數為30％的正矽酸乙酯乙醇溶液逐滴加入上述溶液，1000rpm高轉數下，75℃攪拌15h。過濾洗滌，115℃乾燥10h，700℃高溫焙燒8h，即得到甲烷催化燃燒催化劑。

本實施的[Pd]0.005[Co3O4]0.200@[SiO2]0.795催化劑在：甲烷體積濃度0.3％，其餘為空氣的反應條件下，催化劑反應空速10000h-1，反應壓力0.1MPa，反應溫度420℃條件下，可實現CH4的100.0％的轉化率。反應溫度提高至900℃反應100小時後，CH4轉化率為99.8％。

對比例

相同條件下採用購買的Pd負載量為1.0wt％Pd/Al2O3商用催化劑，反應溫度475℃才能實現CH4的100.0％的轉化率，反應溫度提高至850℃反應100小時後，CH4轉化率僅為10.3％。

由實施例1～6以及對比例可知，本申請製得的甲烷燃燒催化劑低溫活性高，具有優良的抗高溫性能以及催化燃燒性能，溫度達到900℃時仍然具有良好的催化燃性能，CH4轉化率達到99.5％以上，遠大於對比例中CH4轉化率僅為10.3％，解決了現有技術中甲烷燃燒催化劑存在的高溫易燒結的問題。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。