[发明专利]负载型复合Co3O4/CeO2-Al2O3/堇青石催化剂、制备方法及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种甲烷的催化氧化催化剂，具体涉及一种负载型复合Co₃O₄/CeO₂-Al₂O₃/堇青石催化剂、制备方法及其用途。

背景技术

天然气汽车与汽油车相比，CO、非甲烷烃类(NMHC)排放减少；与柴油相比，氮氧化物、固体颗粒排放量减少；苯等化合物排放基本为零，而汽柴油车仍有苯等化合物的排放。具体来说，天然气汽车与汽油车相比，它的尾气排放中CO下降约92％，HC下降约72％，NO_x下降约39％，SO₂下降约90％，CO₂下降约24％，颗粒物排放下降约40％，铅化物可降低100％(Junhua Li，Xi Liang，Shicheng Xu，Jiming Hao.Catalytic performance of manganese cobalt oxides on methane combustion at low temperature.Appl.Catal.B.90(2009)307-312)。

然而天然气汽车与汽油车相比尾气中的甲烷浓度较高，排出量是汽油车的10倍。甲烷是一种温室气体，它对大气的加热潜热是CO₂的32倍，甲烷在大气中的存在时间一般为10年，比CO₂的存在时间短1/10。因此，甲烷对温室效应的影响更为严重，需要进行严格控制。目前天然气汽车的催化转化器的活性组分以贵金属Pd、Pt和Rh为主，使用La、Ba、Ce、Mn、Ni、Zr和Cu作为添加剂，制得催化剂对甲烷有较低的起燃温度、对CO和HC具有较高转化率，且其耐高温性能良好。但是由于贵金属的价格较贵，并且资源有限，所以开发以过渡金属或者贱金属为主要活性组分的催化剂体系已经越来越重要。在这方面钙钛矿型、六铝酸盐以及过渡金属氧化物型催化剂都在一定的温度的范围内展示了很好的活性。尤其是尖晶石型的Co₃O₄为主要成分的催化剂，其对甲烷催化氧化性能仅次于贵金属，在未来的发展中很有潜力，也很有希望成为非贵金属的催化剂的主要组成部分。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点，本发明的目的在于提供一种负载型复合Co₃O₄/CeO₂-Al₂O₃/堇青石催化剂、制备方法及其用途，用于去除压缩天然气汽车尾气以及工业炉窑排放的甲烷，有望代替现行的贵金属催化剂，有效降低了催化剂成本。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种负载型复合Co₃O₄/CeO₂-Al₂O₃/堇青石催化剂，以过渡金属氧化物Co₃O₄为活性组分，以Al₂O₃和CeO₂为涂层和助剂，以成型的蜂窝状堇青石为载体，所述各组分的重量百分比含量为：Co₃O₄占15-25％，Al₂O₃和CeO₂占5-l5％，其中CeO₂占Al₂O₃和CeO₂总重量的10-20％，堇青石占70-80％。

所述蜂窝状堇青石载体包括Al₂O₃、MgO和SiO₂。

上述催化剂的制备方法，包括如下步骤：