[发明专利]用于静电场协同去除甲烷的钯铈锆复合金属氧化物催化剂

说明书

一种用于静电场协同去除甲烷的钯铈锆复合金属氧化物催化剂，以氧化钯(PdO)、氧化铈(CeO₂)、氧化锆(ZrO₂)作为主活性组分，该催化剂中钯元素占总质量的1％，其余为铈锆基载体。本发明针对各种金属氧化物催化活性和选择性的不同温度特性以及与静电场协同耦合的协同效应，本发明具有能实现在反应温度为200～500℃内针对0.2％的低浓度甲烷有着较高的催化氧化效率，并且与静电场协同耦合后，甲烷催化氧化的起燃温度能实现显著降低，去除甲烷的效率能实现显著的提升。

技术领域

本发明涉及的是一种环境保护领域的技术，具体是一种用于静电场协同去除甲烷的钯铈锆复合金属氧化物催化剂。

背景技术

天然气主要的化学成分为甲烷，有着很高的氢碳比，产生的温室气体CO₂量也相对较少，因此天然气是一种比较理想的燃料。天然气汽车相比于相同排量的传统柴油车和汽油车，排放的HC量降低了62％、CO量降低了99％、NO_x量降低了39％、CO₂量降低了24％、SO₂量降低了90％，噪声降低40％。但天然气汽车尾气中排放的甲烷量是汽油车的十倍左右，浓度大约为几千ppm，属于低浓度甲烷，去除比较困难。另外，煤层气(俗称瓦斯)是一种非常规天然气，其成分与天然气相差无几，在实际应用中可以作为与常规天然气一样的能源使用。在煤矿的通风中，含有低浓度的甲烷(0.3％～0.5％左右)，但煤矿通风气排量巨大，因此甲烷总排放量很大。甲烷是一种很强的温室气体，其温室效应要比CO₂强21倍,在大气中一般可以停留10年之久。控制煤矿、天然气发动机等的低浓度甲烷排放是全球面临的重要课题。低浓度甲烷因达不到可燃条件，很难直接用燃烧方法去除。催化氧化被认为是去除低浓度甲烷的有效办法，也是目前国内外研究的热点。

发明内容

本发明针对现有技术对低浓度稀薄甲烷去除困难、低温段，起燃温度较高的问题，提出一种用于静电场协同去除甲烷的钯铈锆复合金属氧化物催化剂，针对各种金属氧化物催化活性和选择性的不同温度特性以及与静电场协同耦合的协同效应，本发明具有能实现在反应温度为 200～500℃内针对0.2％的低浓度甲烷有着较高的催化氧化效率，并且与静电场协同耦合后，甲烷催化氧化的起燃温度能实现显著降低，去除甲烷的效率能实现显著的提升。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种钯铈锆复合金属氧化物催化剂，原料中以氧化钯(PdO)、氧化铈(CeO₂)、氧化锆(ZrO₂)作为主活性组分，成品催化剂中钯元素占总质量的1％，其余为铈锆基载体。

所述的钯铈锆复合金属氧化物催化剂的比表面积在70～100m²/g。

所述的钯铈锆复合金属氧化物催化剂的电阻为150～350kΩ。

本发明涉及上述钯铈锆复合金属氧化物催化剂的制备方法，采用自蔓延高温燃烧合成法 (Self～Propagating High～Temperature Synthesis，SHS)合成，具体为：将硝酸铈溶液和硝酸锆溶液充分混合后依次加入醋酸钯的甲苯溶液以及甘氨酸，经进一步搅拌混合后煅烧得到钯铈锆多元复合金属氧化物催化剂。

所述的铈元素与锆元素的摩尔比为(1～3)：(3～1)。

所述的甘氨酸，以中和铈锆基前驱液中的硝酸根来确定，具体为：每克前驱液中含有a 摩尔的硝酸根，则每克前驱液所需甘氨酸质量b为

所述的煅烧是指：在400℃环境下煅烧4～5h，将煅烧产物冷却后研磨、压片。

所述的研磨，以粒径范围为：40～80目为准。

所述的醋酸钯的甲苯溶液中醋酸钯的浓度为0.16～0.33g/mL。