[发明专利]一种耐水热耐硫整体结构燃烧催化剂及其制备方法

权利要求书

1.一种耐水热耐硫整体结构燃烧催化剂，其特征在于：该催化剂以整体蜂窝陶瓷为载体，在其表面涂覆SiO₂、Al₂O₃、TiO₂及V、Mn、Fe、Co、Cu、W等的过渡金属氧化物混合涂层，然后在负载该混合氧化物涂层的载体上，分次或共浸渍活性组分Pt、Pd；

以整体蜂窝陶瓷质量为基准，按质量比所述氧化物涂层中SiO₂为0-10wt％；Al₂O₃为0-60wt％，TiO₂为0-30wt％；V₂O₅、Mn₂O₃、Fe₂O₃、Co₃O₄、CuO、WO₃等一种或几种过渡金属氧化物的组合为0-3wt％。活性组分Pt/Pd或Pt-Pd为0.01wt％-0.1wt％。

2.根据权利要求1所述的耐水热耐硫整体结构燃烧催化剂，其特征在于所述整体蜂窝陶瓷为堇青石蜂窝陶瓷或金属蜂窝。

3.根据权利要求1所述耐水热耐硫整体结构燃烧催化剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)涂覆浆料制备：首先，将偏钒酸铵、仲钨酸铵按摩尔比1～10:1加入到去离子水中，煮沸溶解，制得钒酸根和钨酸根浓度和为0.1-1.5mol/L的溶液A；再将Mn、Fe、Co、Cu中的一种或几种的硝酸盐加入到去离子水中，制得金属离子浓度和为0.1-1.0mol/L的溶液B；按质量比0.33～1:1的比例将A、B溶液加入到球磨罐中，然后加入TiO₂，硅溶胶或铝溶胶，AB混合溶液中总盐与TiO₂摩尔比为2～10:1；总盐与硅溶胶或铝溶胶摩尔比为2～20:1，将该混合物在转速500转/分下，球磨1-4小时，得到涂覆浆料；

(2)涂层制备：将整体蜂窝陶瓷载体浸入步骤(1)制得的浆料中，用压缩空气吹出蜂窝陶瓷载体孔中多余的涂层液；然后，将涂覆了氧化物涂层的蜂窝陶瓷载体经微波干燥1-15分钟后，于400-800℃焙烧1-7小时，得到涂有混合氧化物涂层的载体；

(3)活性组分负载：将涂有混合氧化物涂层的载体依次浸入1-15mg/ml的硝酸钯溶液和1-15mg/ml的氯铂酸溶液，或一次浸入浓度均为1-15mg/ml到硝酸钯和氯铂酸的混合溶液，用压缩空气吹出蜂窝载体孔中多余的溶液；经微波干燥1-15分钟后，于400-600℃焙烧1-7小时，从而制得整体结构催化剂；

(4)催化剂的还原：将步骤(3)制得的催化剂在10vol.％H₂-90vol.％N₂气氛下，300-450℃还原1-4小时，制得还原后的整体结构催化剂。

4.根据权利要求3所述的耐水热耐硫整体结构燃烧催化剂的制备方法，其特征在于所述的TiO₂是通过偏钛酸400-600℃高温焙烧2小时制得；或将偏钛酸用NaOH或氨水沉淀、洗涤过滤后，400-600℃焙烧2小时制得。

5.根据权利要求3所述的耐水热耐硫整体结构燃烧催化剂的制备方法，其特征在于所述的偏钒酸铵与仲钨酸铵的摩尔比为10～1:1。

6.根据权利要求3所述的耐水热耐硫整体结构燃烧催化剂的制备方法，其特征在于所述的硅溶胶或铝溶胶为酸性，硅溶胶中SiO₂含量在10-50％，铝溶胶中Al₂O₃含量在20％-55％。

7.根据权利要求3所述的耐水热耐硫整体结构燃烧催化剂的制备方法，其特征在于所述的Pd和Pt的摩尔比为0.25～4:1。

8.根据权利要求3所述的耐水热耐硫整体结构燃烧催化剂的制备方法，其特征在于所述活性组分负载还可以将配制的活性组分溶液加入到涂覆浆料中，然后和其他金属氧化物共同涂覆于蜂窝载体上。

9.根据权利要求1所述的耐水热耐硫整体结构燃烧催化剂的应用，其特征在于其应用于以天然气、石油液化气和煤气等为燃气的燃气热水器或燃气锅炉的燃烧尾气净化，或者用于含硫VOCs气体高效脱除净化。