專利名稱：非均布燃燒催化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于催化劑領(lǐng)域，特別涉及催化燃燒催化劑產(chǎn)品及其生產(chǎn)方法。
技術(shù)背景目前工業(yè)上使用的催化劑大多數(shù)屬于負(fù)載型催化劑，其活性組分主要采用貴金屬，例如 鈀或鉑等，其活性組分幾乎是均勻分布于催化劑中。近年來(lái)，試驗(yàn)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(zhǎng)的壽命。中國(guó)專利Ol 133374. X采用貴金屬活性組分Pt以浸漬法通過(guò)有機(jī)酸的競(jìng)爭(zhēng)吸附分布于蜂窩 陶瓷載體涂層外表面的方法，蜂窩陶瓷載體的涂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(dān)載量為每升催化劑含 0. 5 4. OgPt。該發(fā)明催化劑可以用于各種類型含有可燃組分廢氣的凈化處理。中國(guó)專利200310119324. 9公開(kāi)了一種甲烷催化燃燒的固溶體催化劑及其制備方法。該催 化劑是采用尿素燃燒法制備的氧化鈰、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(fā)明的催化劑用于甲烷催化燃燒反應(yīng)，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，制備方法簡(jiǎn)單，易于操作的優(yōu)點(diǎn) ，但缺點(diǎn)是甲烷的起燃及完全燃燒溫度較高。中國(guó)專利86103200公開(kāi)了一種非貴金屬蜂窩狀燃燒催化劑，它以硅酸鹽材料為第一載體 ，以金屬氧化物涂層為第二載體，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(fā)明先把一種載體浸漬在涂敷液中，然后進(jìn)行干燥和焙燒，所說(shuō)的浸漬、干燥和焙燒需 要進(jìn)行兩次，第一次浸漬、干燥和焙燒后形成第二載體，第二次浸漬、干燥和焙燒后附著催 化活性組分。中國(guó)專利CN1736604A公開(kāi)了一種蛋殼型金屬催化劑及其制備方法和應(yīng)用。該催化劑是以 空心二氧化硅為載體的蛋殼型負(fù)載金屬催化劑，所述的空心二氧化硅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(zhǔn)，其組成是O. 1% 5.0%的貴金屬和/或 5. 0% 40. 0%的過(guò)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 硅載體。采用浸漬法或原位負(fù)載法制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，分散在空心二氧化硅載體的外表面、內(nèi)表面和孔道中，有效降 低催化劑成本，具有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。該類蛋殼型金屬催化劑可以用來(lái)催化CO、 C02加氫制備低碳烴和醇，還可以用于烯烴、炔烴等選擇性加氫以及飽和加氫等反應(yīng)。對(duì)于以y-Al203為載體，擔(dān)載貴金屬并且催化劑中活性組分非均勻分布的、用于甲醇及 天然氣燃燒用的催化劑還未見(jiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是提供活性組分非均勻分布的催化劑產(chǎn)品及其制備方法。本發(fā)明的另一目的是將所制備的活性組分非均勻分布的催化劑應(yīng)用于甲醇、甲烷、天然 氣等的催化燃燒反應(yīng)中。一種活性組分非均勻分布的用于催化燃燒的催化劑，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，其含量占催化劑重量的0.01% 5%，氧化鋁載體的重量為95% 99.99%;本發(fā)明所提供的催化劑，該催化劑的制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(guò)沉淀劑法、預(yù)浸漬競(jìng)爭(zhēng)吸附法、共浸漬競(jìng)爭(zhēng)吸附法或膠體法將活 性組分擔(dān)載于y-Al203載體上，通過(guò)干燥、焙燒制得催化劑產(chǎn)品。本發(fā)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(fā)明所提供的催化劑，由占催化劑重量O. 01% 5%的金屬氧化物組分和占催化劑重 量為95% 99. 99%的氧化鋁載體組成。(一) 沉淀劑法(1) 配制鈀、銠、鉑、鈷、鎳、鉻一種或幾種的金屬鹽溶液和堿性溶液；(2) 將一定量的氧化鋁小球于烘干后浸漬于上述堿性溶液中，浸漬時(shí)間為l-3h;(3) 將浸漬后的氧化鋁小球放入烘箱烘干；(4) 將烘干后的氧化鋁小球浸漬于上述一種或幾種金屬鹽溶液中，浸漬時(shí)間為 10-60min;(5) 將浸漬后的氧化鋁小球放入馬弗爐中焙燒。(二) 預(yù)浸漬競(jìng)爭(zhēng)吸附法(1)配制鈀、銠、鉑、鈷、鎳、鉻一種或幾種的金屬鹽溶液和草酸溶液； (2) 將一定量烘干后的氧化鋁小球浸漬于上述草酸溶液中，浸漬時(shí)間為5-20min;(3) 將浸漬后的氧化鋁小球置于100-18(TC烘箱中烘干5-40min;(4) 將烘干后的氧化鋁小球浸漬于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(shí)間為5-20min;(5) 將浸漬后的氧化鋁小球置于烘箱中干燥；(6) 將干燥后的氧化鋁小球置于馬弗爐中升溫焙燒。(三) 共浸漬競(jìng)爭(zhēng)吸附法(1) 配制鈀、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(gè)或兩個(gè)以上的金屬鹽溶液混合均勻；(3) 將一定量烘干后的氧化鋁小球浸漬于上述溶液中，浸漬時(shí)間為10-30min; (4 )將浸漬后的氧化鋁小球放入馬弗爐中升溫焙燒。(四) 膠體法(1) 配制鈀、銠、鉑、鈷、鎳、鉻一種或幾種的金屬鹽溶液和堿性溶液；(2) 在金屬鹽溶液中加入O. 8%-8%的阿拉伯膠，并混合均勻；(3) 用堿性溶液調(diào)節(jié)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) 將一定量烘干后的氧化鋁小球浸漬于上述一種或幾種的金屬鹽膠體中，浸漬時(shí)間 為10-50min;(6) 將上述浸漬后的小球置于烘箱中干燥；(7) 將干燥后的小球置于馬弗爐中，經(jīng)升溫焙燒。本發(fā)明所提供的催化劑，其特征在于該催化劑的制備過(guò)程中，浸漬活性組分后的干燥溫度為6(TC 18(TC，時(shí)間2-6小時(shí)，干燥溫度可以選擇8(TC 12(rC;焙燒溫度為20(TC 1000°C，優(yōu)選50(TC 80(rC，焙燒2-5h。本發(fā)明提供的催化劑產(chǎn)品在浸漬過(guò)程中，浸漬液的pH值控制在5 7之間。 本發(fā)明所提供的催化劑，在采用膠體法和沉淀劑法制備催化劑的過(guò)程中所使用的沉淀劑為堿性溶液，包括Na2C03， NaHC03，氨水，NaOH， KOH或其他堿性溶液，堿性溶液的濃度為 本發(fā)明所提供的催化劑，在該催化劑在制備過(guò)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，并且溶液濃度為 0. 005mol/L 3mol/L。本發(fā)明中活性氧化鋁為y-Al203小球。有益效果使用該催化劑的評(píng)價(jià)結(jié)果顯示氣體的起燃點(diǎn)比對(duì)照降低60-9(TC，氣體的轉(zhuǎn)化率為 60-80%。本發(fā)明能夠降低燃料的起燃點(diǎn)，并且能夠使貴金屬活性組分被高效利用。
具體實(shí)施方式
為了更好地說(shuō)明本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例和對(duì)比例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明的范 圍不僅僅限于這些實(shí)施例。本發(fā)明實(shí)例中所用部分原料如下球狀y—Al203，草酸，檸檬酸，馬來(lái)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(shí)施例l配制硫酸銠、硝酸鉑、氯化鈷、硝酸鎳、硫酸鉻溶液，濃度為O. 02mol/L溶液，同時(shí)配 制0. lmol/L的Na2C03溶液，將烘干后的氧化鋁小球浸漬于^2(]03溶液中，浸漬時(shí)間為60分鐘 ，將上述浸漬后的氧化鋁小球在烘箱中16(TC下干燥5分鐘；將烘干后的y—Al203小球浸漬 于上述等體積混合的金屬鹽溶液中，浸漬時(shí)間為10分鐘，浸漬過(guò)程中用鹽酸和氫氧化鈉控制 溶液pH值為7;將浸漬后的氧化鋁小球取出經(jīng)8(TC干燥4h;將干燥后的y —Al203小球50(TC 焙燒4h制得催化劑。催化劑中金屬氧化物重量占5%。實(shí)施例2將氯化銠配成濃度為3mol/L的溶液；同時(shí)配制lmol/L的Na2C03溶液，將烘干后的氧化 鋁小球浸漬于NaHC03溶液中，浸漬時(shí)間為80分鐘，將上述浸漬后的氧化鋁小球在烘箱中120 'C下干燥5分鐘；將烘干后的氧化鋁小球浸漬于上述等體積混合的金屬鹽溶液中，浸漬時(shí)間 為20分鐘，浸漬過(guò)程中用鹽酸和氫氧化鈉控制溶液pH值為6;將浸漬后的氧化鋁小球取出經(jīng) 100。C干燥4h;將干燥后的氧化鋁小球60(TC焙燒3h制得催化劑。催化劑中金屬氧化物重量占 2%。
實(shí)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(shí)配制1.2mol/L的Na2C03溶液，將烘干后的氧化鋁小球浸漬于^2(]03溶 液中，浸漬時(shí)間為80分鐘，將上述浸漬后的氧化鋁小球在烘箱中10(TC下干燥5分鐘；將烘干 后的氧化鋁小球浸漬于上述混合的金屬鹽溶液中，浸漬時(shí)間為20分鐘，浸漬過(guò)程中用鹽酸和 氫氧化鈉控制溶液pH值為6;將浸漬后的氧化鋁小球取出經(jīng)10(TC干燥4h;將干燥后的氧化鋁 小球600°C焙燒3h制得催化劑。催化劑中金屬氧化物重量占1%。
權(quán)利要求
1.一種非均布燃燒催化劑，載體為氧化鋁，其特征在于活性組分由氧化鈀、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(jù)權(quán)利要求l所述的非均布燃燒催化劑，其特征在于所述催化劑 活性組分含量占催化劑重量的O. 01 % 5% 。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非均布燃燒催化劑，其特征在于所述催 化劑活性組分含量占催化劑重量的O. 1 % 3% 。
4 .一種根據(jù)權(quán)利要求l所述的催化劑制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于烘干 后浸漬于堿性溶液中，浸漬時(shí)間為l-3h; (3)將浸漬后的氧化鋁小球放入烘箱烘干；(4)將烘 干后的氧化鋁小球浸漬于上述一種或幾種混合金屬鹽溶液中，浸漬時(shí)間為10-60min; (5)將 浸漬后的氧化鋁小球放入馬弗爐中焙燒。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的催化劑制備方法，其特征在于所述的金屬鹽 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(jù)權(quán)利要求4所述的催化劑制備方法，其特征在于所述浸漬活性 組分后的干燥溫度為6(TC 18(TC，時(shí)間2-6小時(shí)；焙燒溫度為20(TC 100(TC，焙燒時(shí)間 2-5h。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的催化劑制備方法，其特征在于所述金屬鹽溶 液的pH值為5 7。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的催化劑制備方法，其特征在于所述堿性溶液為碳酸鈉，碳酸氫鈉，氨水，氫氧化鈉，氫氧化鉀，堿性溶液的濃度為0.05 5mol/L。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的催化劑制備方法，其特征在于所述金屬鹽溶 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(fā)明公開(kāi)了一種非均布燃燒催化劑及其制備方法。本發(fā)明屬于催化劑領(lǐng)域，特別涉及催化燃燒催化劑產(chǎn)品及其生產(chǎn)方法。本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是提供活性組分非均勻分布的催化劑產(chǎn)品及其制備方法。本發(fā)明的另一目的是將所制備的活性組分非均勻分布的催化劑應(yīng)用于甲醇、甲烷、天然氣等的催化燃燒反應(yīng)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，其含量占催化劑重量的0.01％～5％，氧化鋁載體的重量為95％～99.99％；本發(fā)明能夠降低燃料的起燃點(diǎn)，并且能夠使貴金屬活性組分被高效利用。
文檔編號(hào)B01J23/755GK101116822SQ20071020154
公開(kāi)日2008年2月6日 申請(qǐng)日期2007年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月30日
發(fā)明者侯曉峰, 周帥林, 崔冰冰, 張新鋒, 鋼 肖 申請(qǐng)人:漢能科技有限公司