[发明专利]一种高效催化甲烷燃烧的钯氧化镓双金属纳米催化剂及制备

说明书

一种高效催化甲烷燃烧的钯氧化镓双金属纳米催化剂及制备，属于功能材料技术领域。将PdGa双金属纳米粒子负载到γ‑Al₂O₃载体上，随后经过灼烧形成Pd‑GaO_x/Al₂O₃催化剂。金属钯的负载量为1.0wt％。制备方法为：在油胺体系中，采用液相共还原的方法，将乙酰丙酮钯与氯化镓同时还原，形成尺寸均一的PdGa双金属粒子，再采用浸渍法将金属粒子负载到Al₂O₃载体上，Pd负载量为1.0wt％。将负载型催化剂经过450℃灼烧形成Pd‑GaO_x/Al₂O₃纳米催化剂。本发明所制备的Pd‑GaO_x/Al₂O₃纳米催化剂制备过程简单，纳米颗粒尺寸均一，在催化领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种Pd-GaO_x/Al₂O₃纳米催化剂及其制备方法，具体涉及采用液相共还原法制备尺寸均匀的PdGa合金粒子，采用浸渍法将其负载到Al₂O₃表面，随后灼烧后形成Pd-GaO_x/Al₂O₃结构。对甲烷氧化具有高催化活性的Pd-GaO_x/Al₂O₃纳米催化剂，属于功能材料技术领域。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，天然气因储量丰富、价格低廉、运输和使用方便、热效率高、污染小等优点，被广泛使用。但天然气的主要成分是最稳定的烃类-甲烷(含量约为80％～90％)，通常很难活化，采用传统的燃烧方式需在1500℃以上的高温下燃烧。但是在此高温下，空气中的O₂和N₂容易反应生成严重污染环境的NO_x，同时甲烷不完全燃烧会形成大气污染物CO。且甲烷本身作为温室气体，其温室效应要远高于CO₂等温室气体。故寻找一种低温高效氧化甲烷的方法就显得尤为重要。而甲烷催化燃烧可大幅降低天然气燃烧所需的温度，从而大幅降低甚至避免NO_x和CO的形成。而新型催化剂的开发是实现这一过程的关键。

目前，国内外研究者对甲烷燃烧催化剂做了大量的研究，取得了较多的成果。天然气催化燃烧催化剂大致分为:(1)负载型贵金属(Pt、Rh和Pd)催化剂；(2)过渡金属(Ni、Co、Mn、Cu和Fe等)氧化物；(3)稀土钙钛矿型复合金属氧化物催化剂；(4)六铝酸盐催化剂等。其中负载型贵金属催化剂以其优异的CH₄催化燃烧活性、低的起燃温度和较好的抗中毒性能得到高度重视。该领域的基础研究已有几十年的历史,并得出大量有意义的研究成果。目前，负载型贵金属催化剂在天然气催化燃烧方面的研究仍然是天然气催化燃烧催化剂研究的重点。在贵金属元素中,用于天然气催化燃烧的又以Pd作为最有前途的天然气燃烧催化剂受到广泛关注。钯基双金属因两种金属之间存在的强相互作用，可以可控的调变金属钯的几何和电子结构。