非均布燃燒催化劑及其製備方法
2023-12-03 18:03:56 1
專利名稱：非均布燃燒催化劑及其製備方法
技術領域：
本發明屬於催化劑領域，特別涉及催化燃燒催化劑產品及其生產方法。
技術背景目前工業上使用的催化劑大多數屬於負載型催化劑，其活性組分主要採用貴金屬，例如 鈀或鉑等，其活性組分幾乎是均勻分布於催化劑中。近年來，試驗證明許多非均勻分布催化 劑與均勻催化劑相比，具有更好的活性、選擇性和更長的壽命。中國專利Ol 133374. X採用貴金屬活性組分Pt以浸漬法通過有機酸的競爭吸附分布於蜂窩 陶瓷載體塗層外表面的方法，蜂窩陶瓷載體的塗層組成按重量百分比為活性Al203 20% 80%， Ti0210% 40%， Ce025% 30%， Zr02 5% 20%，貴金屬擔載量為每升催化劑含 0. 5 4. OgPt。該發明催化劑可以用於各種類型含有可燃組分廢氣的淨化處理。中國專利200310119324. 9公開了一種甲烷催化燃燒的固溶體催化劑及其製備方法。該催 化劑是採用尿素燃燒法製備的氧化鈰、氧化鈷固溶體催化劑。催化劑活性組分為氧化鈰、氧 化鈷。該發明的催化劑用於甲烷催化燃燒反應，在空氣與甲烷體積比為49的條件下，可在 395 57(TC將甲烷完全催化燃燒。該催化劑具有成本低廉，製備方法簡單，易於操作的優點 ，但缺點是甲烷的起燃及完全燃燒溫度較高。中國專利86103200公開了一種非貴金屬蜂窩狀燃燒催化劑，它以矽酸鹽材料為第一載體 ，以金屬氧化物塗層為第二載體，以金屬氧化物和稀土金屬氧化物的混合物為催化活性組分 。該發明先把一種載體浸漬在塗敷液中，然後進行乾燥和焙燒，所說的浸漬、乾燥和焙燒需 要進行兩次，第一次浸漬、乾燥和焙燒後形成第二載體，第二次浸漬、乾燥和焙燒後附著催 化活性組分。中國專利CN1736604A公開了一種蛋殼型金屬催化劑及其製備方法和應用。該催化劑是以 空心二氧化矽為載體的蛋殼型負載金屬催化劑，所述的空心二氧化矽載體是具有一定壁厚和 一定孔徑的介孔材料。以催化劑重量百分比為基準，其組成是O. 1% 5.0%的貴金屬和/或 5. 0% 40. 0%的過渡金屬，0 0. 5%的非貴金屬助催化劑，60. 0% 99. 0%的空心二氧化 矽載體。採用浸漬法或原位負載法製備成蛋殼型金屬催化劑。該催化劑具有良好的金屬分散
性，且金屬顆粒的粒徑較小，分散在空心二氧化矽載體的外表面、內表面和孔道中，有效降 低催化劑成本，具有良好的工業應用前景。該類蛋殼型金屬催化劑可以用來催化CO、 C02加氫製備低碳烴和醇，還可以用於烯烴、炔烴等選擇性加氫以及飽和加氫等反應。對於以y-Al203為載體，擔載貴金屬並且催化劑中活性組分非均勻分布的、用於甲醇及 天然氣燃燒用的催化劑還未見報導。
發明內容
本發明解決的技術問題是提供活性組分非均勻分布的催化劑產品及其製備方法。本發明的另一目的是將所製備的活性組分非均勻分布的催化劑應用於甲醇、甲烷、天然 氣等的催化燃燒反應中。一種活性組分非均勻分布的用於催化燃燒的催化劑，催化劑活性組分由氧化鈀、氧化銠 、氧化鉑、氧化鈷、氧化鎳、氧化鉻其中一種或幾種組成，且活性組分在催化劑中呈蛋殼型 非均勻分布，其含量佔催化劑重量的0.01% 5%，氧化鋁載體的重量為95% 99.99%;本發明所提供的催化劑，該催化劑的製備方法為將一種金屬活性組分或幾種金屬活性 組分以金屬鹽溶液形式通過沉澱劑法、預浸漬競爭吸附法、共浸漬競爭吸附法或膠體法將活 性組分擔載於y-Al203載體上，通過乾燥、焙燒製得催化劑產品。本發明催化劑是以y-Al203為載體，金屬氧化物為活性組分，活性組分在催化劑中呈蛋 殼型分布。Al203直徑在1-4mm之間。本發明所提供的催化劑，由佔催化劑重量O. 01% 5%的金屬氧化物組分和佔催化劑重 量為95% 99. 99%的氧化鋁載體組成。(一) 沉澱劑法(1) 配製鈀、銠、鉑、鈷、鎳、鉻一種或幾種的金屬鹽溶液和鹼性溶液；(2) 將一定量的氧化鋁小球於烘乾後浸漬於上述鹼性溶液中，浸漬時間為l-3h;(3) 將浸漬後的氧化鋁小球放入烘箱烘乾；(4) 將烘乾後的氧化鋁小球浸漬於上述一種或幾種金屬鹽溶液中，浸漬時間為 10-60min;(5) 將浸漬後的氧化鋁小球放入馬弗爐中焙燒。(二) 預浸漬競爭吸附法(1)配製鈀、銠、鉑、鈷、鎳、鉻一種或幾種的金屬鹽溶液和草酸溶液； (2) 將一定量烘乾後的氧化鋁小球浸漬於上述草酸溶液中，浸漬時間為5-20min;(3) 將浸漬後的氧化鋁小球置於100-18(TC烘箱中烘乾5-40min;(4) 將烘乾後的氧化鋁小球浸漬於上述一種金屬鹽溶液或幾種金屬鹽溶液的混合液中 ，浸漬時間為5-20min;(5) 將浸漬後的氧化鋁小球置於烘箱中乾燥；(6) 將乾燥後的氧化鋁小球置於馬弗爐中升溫焙燒。(三) 共浸漬競爭吸附法(1) 配製鈀、銠、鉑、鈷、鎳、鉻一種或幾種的金屬鹽溶液和檸檬酸溶液；(2) 將兩個或兩個以上的金屬鹽溶液混合均勻；(3) 將一定量烘乾後的氧化鋁小球浸漬於上述溶液中，浸漬時間為10-30min; (4 )將浸漬後的氧化鋁小球放入馬弗爐中升溫焙燒。(四) 膠體法(1) 配製鈀、銠、鉑、鈷、鎳、鉻一種或幾種的金屬鹽溶液和鹼性溶液；(2) 在金屬鹽溶液中加入O. 8%-8%的阿拉伯膠，並混合均勻；(3) 用鹼性溶液調節上述溶液pH值至7 8;(4) 將上述溶液在攪拌的情況下煮沸，至液體呈暗棕色為止；(5) 將一定量烘乾後的氧化鋁小球浸漬於上述一種或幾種的金屬鹽膠體中，浸漬時間 為10-50min;(6) 將上述浸漬後的小球置於烘箱中乾燥；(7) 將乾燥後的小球置於馬弗爐中，經升溫焙燒。本發明所提供的催化劑，其特徵在於該催化劑的製備過程中，浸漬活性組分後的乾燥溫度為6(TC 18(TC，時間2-6小時，乾燥溫度可以選擇8(TC 12(rC;焙燒溫度為20(TC 1000°C，優選50(TC 80(rC，焙燒2-5h。本發明提供的催化劑產品在浸漬過程中，浸漬液的pH值控制在5 7之間。 本發明所提供的催化劑，在採用膠體法和沉澱劑法製備催化劑的過程中所使用的沉澱劑為鹼性溶液，包括Na2C03， NaHC03，氨水，NaOH， KOH或其他鹼性溶液，鹼性溶液的濃度為 本發明所提供的催化劑，在該催化劑在製備過程中所使用的活性組分為貴金屬鹽溶液， 指鈀、銠、鉑、鈷、鎳、鉻等其中一種或幾種的鹽酸系溶液或硝酸系溶液或硫酸系溶液，例 如RhCl3、 PdCl2、硝酸鉻、硫酸鈷，以及氯鉑酸(H2PtCl6. 6H20)溶液，並且溶液濃度為 0. 005mol/L 3mol/L。本發明中活性氧化鋁為y-Al203小球。有益效果使用該催化劑的評價結果顯示氣體的起燃點比對照降低60-9(TC，氣體的轉化率為 60-80%。本發明能夠降低燃料的起燃點，並且能夠使貴金屬活性組分被高效利用。
具體實施方式
為了更好地說明本發明，下面結合實施例和對比例來進一步說明本發明，但本發明的範 圍不僅僅限於這些實施例。本發明實例中所用部分原料如下球狀y—Al203，草酸，檸檬酸，馬來酸，NaOH，氯 化鈀，羥氨鉑，鹽酸，Na2C03， NaHC03，氨水，硝酸鉻，硫酸鈷，去離子水。實施例l配製硫酸銠、硝酸鉑、氯化鈷、硝酸鎳、硫酸鉻溶液，濃度為O. 02mol/L溶液，同時配 制0. lmol/L的Na2C03溶液，將烘乾後的氧化鋁小球浸漬於^2(]03溶液中，浸漬時間為60分鐘 ，將上述浸漬後的氧化鋁小球在烘箱中16(TC下乾燥5分鐘；將烘乾後的y—Al203小球浸漬 於上述等體積混合的金屬鹽溶液中，浸漬時間為10分鐘，浸漬過程中用鹽酸和氫氧化鈉控制 溶液pH值為7;將浸漬後的氧化鋁小球取出經8(TC乾燥4h;將乾燥後的y —Al203小球50(TC 焙燒4h製得催化劑。催化劑中金屬氧化物重量佔5%。實施例2將氯化銠配成濃度為3mol/L的溶液；同時配製lmol/L的Na2C03溶液，將烘乾後的氧化 鋁小球浸漬於NaHC03溶液中，浸漬時間為80分鐘，將上述浸漬後的氧化鋁小球在烘箱中120 'C下乾燥5分鐘；將烘乾後的氧化鋁小球浸漬於上述等體積混合的金屬鹽溶液中，浸漬時間 為20分鐘，浸漬過程中用鹽酸和氫氧化鈉控制溶液pH值為6;將浸漬後的氧化鋁小球取出經 100。C乾燥4h;將乾燥後的氧化鋁小球60(TC焙燒3h製得催化劑。催化劑中金屬氧化物重量佔 2%。
實施例3將氯化鎳配成濃度為O. 005mol/L溶液，硝酸鉻、硫酸鈷配成O. lmol/L的溶液，將三種 溶液任意比混合，同時配製1.2mol/L的Na2C03溶液，將烘乾後的氧化鋁小球浸漬於^2(]03溶 液中，浸漬時間為80分鐘，將上述浸漬後的氧化鋁小球在烘箱中10(TC下乾燥5分鐘；將烘乾 後的氧化鋁小球浸漬於上述混合的金屬鹽溶液中，浸漬時間為20分鐘，浸漬過程中用鹽酸和 氫氧化鈉控制溶液pH值為6;將浸漬後的氧化鋁小球取出經10(TC乾燥4h;將乾燥後的氧化鋁 小球600°C焙燒3h製得催化劑。催化劑中金屬氧化物重量佔1%。
權利要求
1.一種非均布燃燒催化劑，載體為氧化鋁，其特徵在於活性組分由氧化鈀、氧化銠、氧化鉑、氧化鈷、氧化鎳、氧化鉻其中一種或幾種組成。
2.根據權利要求l所述的非均布燃燒催化劑，其特徵在於所述催化劑 活性組分含量佔催化劑重量的O. 01 % 5% 。
3.根據權利要求1或2所述的非均布燃燒催化劑，其特徵在於所述催 化劑活性組分含量佔催化劑重量的O. 1 % 3% 。
4 .一種根據權利要求l所述的催化劑製備方法包括如下步驟(l)配 制鈀、銠、鉑、鈷、鎳、鉻一種或幾種的金屬的鹽溶液；(2)將一定量的氧化鋁小球於烘乾 後浸漬於鹼性溶液中，浸漬時間為l-3h; (3)將浸漬後的氧化鋁小球放入烘箱烘乾；(4)將烘 幹後的氧化鋁小球浸漬於上述一種或幾種混合金屬鹽溶液中，浸漬時間為10-60min; (5)將 浸漬後的氧化鋁小球放入馬弗爐中焙燒。
5.根據權利要求4所述的催化劑製備方法，其特徵在於所述的金屬鹽 溶液是指鈀、銠、鉑、鈷、鎳、鉻其中一種或幾種的鹽酸溶液、硝酸溶液或硫酸溶液。
6.根據權利要求4所述的催化劑製備方法，其特徵在於所述浸漬活性 組分後的乾燥溫度為6(TC 18(TC，時間2-6小時；焙燒溫度為20(TC 100(TC，焙燒時間 2-5h。
7.根據權利要求4所述的催化劑製備方法，其特徵在於所述金屬鹽溶 液的pH值為5 7。
8.根據權利要求4所述的催化劑製備方法，其特徵在於所述鹼性溶液為碳酸鈉，碳酸氫鈉，氨水，氫氧化鈉，氫氧化鉀，鹼性溶液的濃度為0.05 5mol/L。
9.根據權利要求4所述的催化劑製備方法，其特徵在於所述金屬鹽溶 液為RhCls、 PdCl2、硝酸鉻、硫酸鈷、以及氯鉑酸(H2PtCl6.6H2CO溶液，溶液濃度為O. 005mol/L 3mol/L。
全文摘要
本發明公開了一種非均布燃燒催化劑及其製備方法。本發明屬於催化劑領域，特別涉及催化燃燒催化劑產品及其生產方法。本發明解決的技術問題是提供活性組分非均勻分布的催化劑產品及其製備方法。本發明的另一目的是將所製備的活性組分非均勻分布的催化劑應用於甲醇、甲烷、天然氣等的催化燃燒反應中。催化劑活性組分由氧化鈀、氧化銠、氧化鉑、氧化鈷、氧化鎳、氧化鉻其中一種或幾種組成，且活性組分在催化劑中呈蛋殼型非均勻分布，其含量佔催化劑重量的0.01％～5％，氧化鋁載體的重量為95％～99.99％；本發明能夠降低燃料的起燃點，並且能夠使貴金屬活性組分被高效利用。
文檔編號B01J23/755GK101116822SQ20071020154
公開日2008年2月6日 申請日期2007年8月30日 優先權日2007年8月30日
發明者侯曉峰, 周帥林, 崔冰冰, 張新鋒, 鋼 肖 申請人:漢能科技有限公司