[发明专利]一种应用于甲烷催化氧化的双金属催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种应用于甲烷催化氧化的双金属催化剂及其制备方法，其制备方法包括将聚环氧乙烷‑聚环氧丙烷‑聚环氧乙烷三嵌段共聚物加入到无水乙醇溶液中，超声搅拌，然后加入盐酸溶液和醋酸溶液，调节其pH值，加入异丙醇铝，得到溶胶溶液I；将硝酸钯和硝酸钴加入到混合溶剂中，然后加入螯合剂，搅拌形成溶胶溶液II；将溶胶溶液I加入到注射泵中，将溶胶溶液II加入到另一注射泵中，两注射泵同时注射，注射物接收在固浴液中，剧烈搅拌，烘干，放置在马弗炉中，烧培，得到所述双金属催化剂。本发明中的双金属催化剂具有较高的甲烷催化氧化活性，能够在较低温度下实现高甲烷转化率。

技术领域

本发明属于甲烷催化氧化催化剂技术领域，具体涉及一种应用于甲烷催化氧化的双金属催化剂及其制备方法。

背景技术

天然气因储量丰富、热值高以及污染性小而备受关注，已广泛应用于天然气汽车和燃气发电厂等各领域。天然气的主要成分是甲烷，其是温室效应系数很高的温室气体，因此，必须对汽车尾气中未燃尽而排放的甲烷进行净化处理。当前的主要解决方式之一是甲烷的催化氧化，寻找高效的催化剂有效降低C-H键的活化能，可实现较低温度下甲烷的完全转化。

中国专利CN101912783B公告了一种矿井乏风甲烷燃烧催化剂，由活性组分、活性助剂和多孔载体组成，其特征在于所述活性组分选自铁和铜的氧化物或铁和铜的可溶性盐中的一种或两种，以氧化物计，活性组分的重量百分含量为1％～50％；所述活性助剂选用铈或镧化合物中的任意一种，以氧化物计，活性助剂的重量百分含量为1％～30％；所述多孔载体选自氧化铝、氧化钛、氧化锆、氧化镁、氧化钙、二氧化硅、硅酸铝、硅酸镁中的一种或几种。但是该催化剂对对甲烷催化活性较低而且催化温度过高，产生较大能耗。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于甲烷催化氧化的双金属催化剂，所述双金属催化剂载体为两性金属氧化物，所述双金属分别选自贵金属和非贵金属中各一种。

进一步地，所述双金属催化剂的载体为有序介孔氧化铝，具体为γ-Al₂O₃，所述双金属贵金属为钯(Pd)，非贵金属为钴(Co)。

更进一步地，所述双金属催化剂是将Pd和Co负载γ-Al₂O₃上，所述金属钯的负载量为22.4～36.9％，所述钴的负载量为8.2～9.6％。

本发明的另一目的在于提供一种应用于甲烷催化氧化的双金属催化剂的制备方法，其制备方法包括以下步骤：

S1：将P123(聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物)加入到无水乙醇溶液中，超声搅拌，然后加入盐酸溶液和醋酸溶液，调节其pH值至1～3，然后加入异丙醇铝，在室温下搅拌8～12h，得到溶胶溶液I。

S2：将硝酸钯和硝酸钴加入到混合溶剂中，其中硝酸钯和硝酸钴的质量为(1～1.36):(1.08～1.44)，然后加入螯合剂，在室温下搅拌30～45min，形成溶胶溶液II。

S3：然后将步骤S1中的溶胶溶液I加入到注射泵中，注射电压为12～15kV，注射速率为0.4～0.46mL/min；将步骤S2中的溶胶溶液II加入到另一注射泵中，注射电压为11～14kV，注射速率为0.35～0.5mL/min，两注射泵同时注射，注射物接收在固浴液中，然后剧烈搅拌30～50min，在80～90℃下烘干，备下步使用。

S4：将S3步烘干后的物质放置在马弗炉中，从室温开始以升温速率0.4～0.6℃/min升温至450～500℃烧培5～6h，然后以升温速率8～10℃/min升温至800～900℃烧培1～2h后，得到所述双金属催化剂。

作为优选方案，上述所述的P123(聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物)和无水乙醇的质量体积比为(1～3)g:(15～50)mL。

作为优选方案，上述所述的盐酸和醋酸的体积比为(1～3):(2.2～10)。