[发明专利]一种催化燃烧催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供一种催化燃烧催化剂及其制备方法。该催化剂由载体和活性组分组成，载体为经过酸处理的多孔钛或多孔钛合金，活性组分为贵金属或金属氧化物。在所述的催化剂中，多孔钛或多孔钛合金首先经过酸处理，从而在其表面原位生成一层二氧化钛薄层，然后通过浸渍法将活性组分负载到多孔钛片上，涂层牢固度极好。多孔钛或多孔钛合金由于其内部丰富的孔道，使其具有极大的比表面积，同时气阻小；另外钛材料具有良好的耐温性、导热性和机械性能以及比重小的特点，非常适合用作催化剂载体；载体表面的二氧化钛与活性组分协同作用，大大促进催化效果，降低催化反应温度。该催化燃烧催化剂可用于甲烷或其他碳氢化合物以及VOCs、H₂、CO气体的催化燃烧过程。

技术领域

本发明属于催化燃烧催化剂领域，具体涉及一种催化燃烧催化剂及其制备方法和该催化剂用于能源利用及环境保护中的应用。

背景技术

催化燃烧是用催化剂使废气中可燃物质在较低温度下氧化分解的净化方法。催化燃烧具有起燃温度低、净化效率高、适应氧浓度范围大等优势，在有机废气治理、能量回收利用和发电方面受到人们的普遍关注。

催化燃烧技术的核心是选择合适的催化剂，催化剂由载体和活性组分组成，载体不仅起到支撑活性组分，使活性材料具有大的体表面积的作用，同时对于催化剂稳定性以及催化效果也起到重要作用。目前常用的催化剂载体包括：蜂窝陶瓷和球体材料。蜂窝陶瓷稳定性好，但是比表面积较小，因此在使用中通常还需要在其表面涂敷一层氧化铝薄层；而球体材料要想获得大的比表面积就需要减小球体直径，但这样会使床层阻力增大，不适合高空速下使用。因此，有必要选择既具有大的比表面积，又具有较小气阻的载体材料。

专利技术(201510598906.2和201610920562.7)，文献(广东化工，2009，36(7)：3～5)均提出采用陶瓷纤维作为载体负载金属氧化物涂层和贵金属活性成分制备催化剂，利用陶瓷纤维降低扩散气阻，但是陶瓷纤维易断，容易在催化剂中产生灰尘。专利技术(200710040357.8)，提出采用负载有γ-Al₂O₃的蜂窝状金属丝作为载体负载活性成分制备催化剂，充分利用蜂窝状金属丝内部的三维通透结构使其具有较高的传质传热系数，适中床层阻力。上述报道的催化剂均需要在载体和活性组分之间引入中间层，以进一步增加比表面积，这样会降低催化剂稳定性，也增加生产复杂度。

钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。其具有重量轻、热稳定性好及耐机械震动等优点，多孔钛或多孔钛合金由于其内部的多孔结构，使其具有很小的扩散阻力，能够在高空速条件下使用。但是钛合金室温塑性低，变形极限大，变形抗力大，直接涂覆活性组分的浆料或者过渡涂层时涂层脱落率高，一次负载活性组分或者涂覆浆料的量少，因此很少用作催化剂的载体。

发明内容

本发明的目的在于提供一种催化燃烧催化剂及其制备方法和该催化剂用于能源利用及环境保护中的应用。

为实现上述目的，本发明采用技术方案为：

一种催化燃烧催化剂，催化剂由载体和活性组分组成，载体为经过酸处理的多孔钛或多孔钛合金，活性组分为贵金属中一种或两种以上；所述贵金属活性组分占催化剂总重量的0.01-1wt％。

所述活性组分采用浸渍法负载到载体上；其中，活性组分为钯、铂、金、铑、铱、钌中的一种或几种，M/Pd(质量比)为1-5(M为铂、金、铑、铱、钌中的一种或几种)。

所述载体为多孔钛或多孔钛合金浸泡于酸中在20～80℃下处理时间0.1-60小时，处理后水反复洗涤至中性后干燥，待用。

所述干燥温度为60-200℃，干燥时间为1-24h。

所述载体的形状为圆柱(直径1～20mm，高1～20mm)、球型(直径1～20mm)或多面体(面数：≥4；边长1～20mm)。