[发明专利]一种耐高温负载型三层钙钛矿型风排瓦斯气燃烧催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种耐高温负载型三层钙钛矿型风排瓦斯气燃烧催化剂的制备方法，并将该催化剂应用于风排瓦斯气催化燃烧反应。该催化剂的制备是将含有一定金属原子配比的La、Mn元素的硝酸盐溶液、柠檬酸溶液、对氯苯胺溶液、碳酸氢铵溶液与载体粉末反应，在115℃的高压反应釜中反应11小时，最终在1100℃的条件下焙烧3h，形成耐高温负载型三层钙钛矿型催化剂La₃Mn₂O₇/MgAl₂O₄。该催化剂的制备方法对环境无污染，能够实现在较低温度下风排瓦斯气完全燃烧，具有优良的催化活性和良好的耐高温性能。

技术领域

本发明涉及一种耐高温负载型三层钙钛矿型风排瓦斯气燃烧催化剂的制备方法，特别是指一种耐高温负载型三层钙钛矿型风排瓦斯气燃烧催化剂的制备方法。

背景技术

通常把甲烷含量低于3％的甲烷空气混合气体称为风排瓦斯气。在煤炭、天然气及页岩气开采过程中会产生大量的风排瓦斯气，而风排瓦斯气中甲烷浓度太低，回收利用甲烷技术难度大、成本高。目前现在大多数煤炭开采等企业在煤炭开采中往往都将产生的风排瓦斯气直接排放到大气中，不仅造成了能源与资源的浪费，还成为一个巨大的温室气体排放源。因此，如何有效、友好利用风排瓦斯气是当今煤炭开采等企业面临的一个重要技术问题。早年美国科学家提出了将风排瓦斯气进行催化燃烧，以获取能量进行发电等，从而实现风排瓦斯气的有效利用，目前这一方法得到科学家的认可，已经成为人们的共识。但是实现风排瓦斯气催化燃烧进行发电这一过程，关键是研发出一种高效、耐高温、低成本的风排瓦斯气燃烧催化剂。

目前，贵金属催化剂是一种有效的风排瓦斯燃烧催化剂，能使风排瓦斯气在200～400℃之间燃烧完全，但由于贵金属价格贵，耐高温性能差且易烧结，故并不适合在大规模风排瓦斯气催化燃烧反应中应用。因此，人们展开了对廉价易得、储氧能力较强的负载型过渡金属氧化物催化剂的研究，如Fe₂O₃/Al₂O₃催化剂等，然而这些氧化物在风排瓦斯气燃烧反应过程中，风排瓦斯气燃烧产生的高温能往往可以使催化剂的活性组分与载体之间发生相互反应，降低催化剂的催化活性，因此这些氧化物作为风排瓦斯气燃烧催化剂，耐高温性能仍不能满足工业应用，所以人们又将目光投向性质稳定且不易烧结的非贵金属复合氧化物催化剂，例如六铝酸盐复合氧化物、钙钛矿型复合氧化物、尖晶石复合氧化物等。其中钙钛矿型氧化物有单钙钛矿(ABO₃)、双钙钛矿(ABB′O₆)、层状钙钛矿(A_n+1B_nO_3n+1)等，其中单钙钛矿与双钙钛矿型金属复合催化剂在风排瓦斯气催化燃烧领域已有大量研究，但是负载型三层钙钛矿型金属复合氧化物催化剂作为风排瓦斯气燃烧催化剂的研究相对较少。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种耐高温负载型三层钙钛矿型风排瓦斯气燃烧催化剂的制备方法，在温度为1100℃焙烧制备出了一种耐高温负载型三层钙钛矿型风排瓦斯气燃烧催化剂La₃Mn₂O₇/MgAl₂O₄，将该催化剂用于风排瓦斯气催化燃烧反应中，能够实现在较低温度下风排瓦斯气完全燃烧，具有优良的催化活性和良好的耐高温性能。