[发明专利]一种贵金属整体式催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于催化剂的制备技术领域，涉及一种高效制备整体式催化剂的方法，具体地，是采用乳液火焰燃烧法将生成的活性组分直接沉积在堇青石蜂窝陶瓷载体上形成贵金属整体式催化剂的方法。

背景技术

贵金属整体式催化剂是涉及到催化反应工业中一类重要的催化剂，广泛应用于汽车尾气净化，工业烟气脱硝脱硫及挥发性有机物的消除等领域。贵金属整体式催化剂通常由贵金属活性组分、载体和涂层组成。其中贵金属活性组分是催化剂中起催化活性的主体，其分布状态及本体性质决定着催化剂的活性、选择性及寿命等参数；载体的作用是承载涂层和活性组分的同时，为催化反应提供合适的流体通道。载体具有较小的比表面积，贵金属活性组分很难附着在载体上，因此一般采用金属氧化物作为涂层黏结载体和活性组分。此外部分涂层采用具有催化活性的金属氧化物，从而使涂层具有一定的助催化效应，提高了催化剂整体的活性、选择性或者寿命。

整体式催化剂采用溶液浸渍法制备。陶瓷基或者金属（网）基载体置于涂层前驱体溶液中反复浸渍、干燥、焙烧，在载体上涂覆涂层，形成复合载体。复合载体置于贵金属前驱体溶液中反复浸渍、干燥、焙烧，在复合载体上负载活性组分。如专利CN200510030697.8公布了浸渍涂覆涂层和负载活性组分的方式，制备了挥发性有机物染污净化用的镍-钯整体式催化剂。该催化剂以堇青石为载体，铈锆固溶体、稀土氧化物、氧化铝为涂层，以镍钯为活性组分。专利CN201010169260.3公布了一种净化有机废气的整体式催化剂制备方法。通过两次浸渍、干燥、焙烧等过程，分别在载体上沉积了第一涂层锆锰氧化物和第二涂层贵金属钯活性组分。

通常此类催化剂在使用中存在的问题是载体-涂层-活性组分之间的结合强度弱，尤其是长期严酷环境中，催化剂抗机械及热震动性能低，掉粉现象严重，导致催化剂长期活性不稳定。另一方面，催化剂制备过程中，载体的孔道在溶液的界面张力的作用下引起毛细现象，造成涂层和活性组分在提在孔道中分散不均匀，严重时在场孔道堵塞等现象，影响催化过程中的传质、传热及动量传递，最终造成活性降低。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种贵金属整体式催化剂，所述贵金属整体式催化剂的载体与活性组分的结合强度高，活性稳定。

为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种贵金属整体式催化剂，其特征在于，所述贵金属整体式催化剂由载体和贵金属活性组分组成，所述载体为堇青石蜂窝陶瓷，所述活性组分为负载在稀土金属氧化物和过渡金属氧化物上的贵金属。

所述贵金属活性组分的质量占贵金属整体式催化剂总质量的0.01~10%，例如0.08%、0.12%、0.78%、1.5%、3.2%、4.2%、5.3%、6.4%、7.5%、8.6%、9.4%，优选0.05~9%，进一步优选0.1~8%。

所述堇青石蜂窝陶瓷优选高孔密度的堇青石蜂窝陶瓷，所述高孔密度的堇青石蜂窝陶瓷载体中的“孔密度”是指每平方英寸横截面上的孔道数。高孔密度是指每平方英寸横截面上的孔道数大于等于100CPSI，所述堇青石蜂窝陶瓷的孔密度优选为100~600CPSI，所述堇青石蜂窝陶瓷的孔密度进一步优选为400CPSI。

所述贵金属选自Ag、Pt、Ru、Pd或Rh中的任意一种或者至少两种的混合物。所述混合物例如Pt和Pd的混合物，Pt和Rh的混合物，Pd和Rh的混合物，Pt、Pd和Rh的混合物，Ag和Pt的混合物，Ru、Ag和Pt的混合物，Pd、Ag、Pt和Rh的混合物。

所述过渡金属氧化物选自Cu氧化物、Cr氧化物、Fe氧化物、Co氧化物、Ni氧化物或Mn氧化物中的任意一种或者至少两种的混合物。所述混合物例如Mn氧化物和Ni氧化物的混合物，Co氧化物和Fe氧化物的混合物，Mn氧化物、Ni氧化物和Co氧化物的混合物，Cu氧化物、Co氧化物和Fe氧化物的混合物。所述Fe氧化物有Fe₂O₃，Co氧化物有Co₂O₃，Ni氧化物有NiO，Mn的氧化物有Mn₃O₄、Cu氧化物有CuO、Cr氧化物有Cr₂O₃。

所述稀土金属氧化物为La的氧化物或/和Ce的氧化物。La的氧化物例如La₂O₃，Ce的氧化物有CeO₂。

示例性的贵金属整体式催化剂有：