[发明专利]一种海泡石载体及制备方法、甲烷燃烧催化剂及其应用

说明书

本发明提供了一种海泡石载体及制备方法、甲烷燃烧催化剂及其应用，海泡石载体的制备方法为：将海泡石加入至改性溶液中，加热至不低于50℃进行反应，然后将反应后的固体物料焙烧，获得的改性海泡石即为海泡石载体；其中，改性溶液为钛酸和无机酸，所述无机酸为硝酸、盐酸、硫酸中的一种或多种。本发明通过对海泡石进行改性获得了一种负载甲烷燃烧催化剂活性成分的载体，采用这种海泡石载体的甲烷燃烧催化剂具有优良的热稳定性和低温活性。

技术领域

本发明属于能源利用及环境保护技术领域，涉及一种海泡石载体及制备方法、甲烷燃烧催化剂及其应用。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明有关的背景信息，而不必然构成现有技术。

随着环境污染和能源短缺的问题日益严重，清洁能源的开发受到广泛关注。甲烷是一种清洁能源，是天然气的主要成分。但是由于天然气的燃烧温度很高（一般需要1500℃以上），天然气在空气中燃烧会产生氮氧化物、CO等有害气体，造成环境污染。催化燃烧是一种无焰燃烧，在活性粒子的催化作用下实现燃烧，具有很高的燃烧效率与能量利用率；并且氮氧化物一般是在1300℃以上的高温下形成，氮气与氧气通过自由基反应生成，而催化燃烧的工作温度均在1300℃以下，从而可以大幅抑制氮氧化物的生成，同时催化燃烧过程借助催化粒子的作用，使得燃烧过程更容易进行，甲烷燃烧更彻底，从而显著降低甲烷不完全燃烧产生的CO。因而催化燃烧被认为是解决天然气高温燃烧问题的有效途径。

目的，对于甲烷燃烧催化剂研究较多的是贵金属催化剂和金属氧化物催化剂。虽然贵金属（例如Pd、Pt、Rh、Au等）催化剂具有优异的催化活性，但是其高昂的价格，同时热稳定性差，为工业化生产带来了极高的成本，所以这些缺陷极大的影响了贵金属催化剂在工业上的应用。金属氧化物催化剂原料廉价易得，其催化燃烧活性接近贵金属催化剂，其具有较高的热稳定性，从而可以取代部分贵金属催化剂。

钙钛矿型金属氧化物催化剂，通式为ABO₃，一般A为系统金属，B为过渡金属，这类催化剂对甲烷的燃烧活性主要依赖B位组分的氧化物。经过研究发现，当部分取代A、B位点时，催化剂的催化性能可发生显著改变，如A位点取代（A_1-xA'_xBO₃）、B位点取代（AB_1-yB'_yO₃）、或者A、B位点同时被取代（A_1-xA'_xB_1-yB'_yO₃）。然而，本发明发明人经过试验发现，即使采用部分取代的钙钛矿型金属氧化物催化剂，其仍然存在比表面积较低以及高温容易烧结等问题，影响该类型催化剂的推广应用。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种海泡石载体及制备方法、甲烷燃烧催化剂及其应用，通过对海泡石进行改性获得了一种负载甲烷燃烧催化剂活性成分的载体，采用这种海泡石载体的甲烷燃烧催化剂具有优良的热稳定性和低温活性。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一方面，本发明提供了一种海泡石载体的制备方法，将海泡石加入至改性溶液中，加热至不低于50℃进行反应，然后将反应后的固体物料焙烧，获得的改性海泡石即为海泡石载体；其中，改性溶液为钛酸和无机酸，所述无机酸为硝酸、盐酸、硫酸中的一种或多种。