[发明专利]一种用于甲烷催化燃烧的催化剂及其制备方法

说明书

一种用于甲烷催化燃烧的催化剂及其制备方法，本发明将混合硝酸盐水溶液和沉淀剂水溶液分别溶于备好的微乳液油相中；随后将溶有硝酸盐和溶有沉淀剂的两份微乳液进行滴加混合，并经机械搅拌充分反应后进行静置陈化；陈化后加入破乳剂，进行搅拌破乳；待破乳完全后移除清液，抽滤并洗涤多次；将滤饼烘干并焙烧得到所需载体；将载体放入旋蒸仪中，加入配好的活性组分浸渍液，低温旋蒸；最后把产物放入马弗炉中，程序升温焙烧得甲烷催化燃烧的催化剂。本发明主要通过控制催化剂粒径的方法大幅度提高非贵金属催化剂的活性。

技术领域

本发明材料制备技术领域和催化应用领域，具体涉及一种用于甲烷催化燃烧的催化剂及其制备方法。

背景技术

现阶段对于天然气的利用还是明火燃烧，其作为化工燃料能量的利用率较低，并且因其燃烧产生的高温使其以空气作为助燃气极易产生有毒气体氮氧化物。

催化燃烧可以利用固体催化剂对气体进行吸附并发生化学反应，降低反应活化能从而降低反应温度。可有效防止氮氧化物的生成，并且降低起燃能耗。

催化剂在大类上可分为非负载型和负载型。非负载型催化剂主要指一步合成的钙钛矿或铝酸盐型的非贵金属催化剂；负载型中以Pb、Pt为活性组分的贵金属催化剂表现良好，但其易中毒、高温易挥发的缺陷并不能被人们忽视，其被廉价金属氧化物催化剂取代的趋势已然显现。然而现存非贵金属催化剂活性和稳定性有待提高。

发明内容

本发明的目的是请求保护一种生产催化燃烧催化剂的方法，使活性组分在载体表面得到更好的分散，在提升或保持催化性能的同时，不降低催化剂的热稳定性。

所述催化剂制备的技术方案为：将混合硝酸盐水溶液和沉淀剂水溶液分别溶于微乳液油相中；随后分别将溶有硝酸盐和溶有沉淀剂的微乳液进行滴加混合，并经机械搅拌充分反应后进行静置陈化；陈化后加入破乳剂，进行搅拌室温破乳；待破乳完全后移除清液，抽滤并洗涤多次；将滤饼烘干并焙烧得到所需载体；将载体放入旋蒸仪中，加入活性组分浸渍液，低温旋蒸；最后把产物放入马弗炉中，程序升温焙烧得甲烷催化燃烧的催化剂；

其中，所述混合硝酸盐水溶液是将硝酸铈和硝酸锆的混合物完全溶于去离子水，并最终配置浓度为0.05-2mol/L的硝酸盐水溶液，硝酸铈和硝酸锆的摩尔比在(10：1)和(1：10)之间；

所述沉淀剂为氨水、碳铵、尿素中的至少一种，其用量与硝酸盐的摩尔比为(NH₄⁺)：(NO₃^-)＝(1-5)：1；将沉淀剂溶于去离子水，以NH₄⁺计算，最终配置浓度为0.05-2mol/L的沉淀剂水溶液；

所述微乳液油相由六个碳以上的烷烃与正己醇、NP-10形成的混合物，其中烷烃、正己醇和NP-10的体积比为(1-10)：(1-4)：1。所述的烷烃为环己烷、正庚烷、异辛烷中的至少一种。

所述的微乳液油相的制备方法为：取环己烷，正庚烷，异辛烷中的至少一种，加入少量的直链醇如正己醇，加入适量表面活性剂NP-10，以100-1000转/分钟的速度进行密闭式机械搅拌30分钟，形成微乳液。

进一步的，所述的混合硝酸盐水溶液中还可以含有硝酸钴和硝酸镧中的一种或两种，按摩尔比计算，硝酸铈和硝酸锆的总量与硝酸钴和硝酸镧的总量之比为(5-30)：1。

将微乳液的油相分成两份，一份和混合硝酸盐水溶液相混合，微乳液的油相和混合硝酸盐水溶液的体积比为(5-30)：1；另一份和沉淀剂水溶液相混合，微乳液的油相和沉淀剂水溶液的体积比为(5-30)：1；然后将溶有沉淀剂的微乳液以1-5秒/滴的速度滴加至溶有混合硝酸盐水溶液的微乳液，滴加的同时进行密闭式机械搅拌。