一种用于甲烷催化燃烧的催化剂及其制备方法，由CeO2-Co3O4双组份载体和贵金属Pd组成，催化剂中CeO2的质量百分含量为0.5％-5％，Pd的质量百分含量为0.1％-0.5％。制备方法为：首先将Co3O4总质量的75％填充到KIT-6的孔道中，然后再在Co3O4-KIT-6的孔道中填充剩余25％的Co3O4、CeO2和Pd的混合物得到Pd-CeO2-Co3O4-KIT-6，最后用NaOH溶液去除其中的模板剂KIT-6，得到催化剂。该催化剂，提高了催化剂对甲烷催化燃烧活性，能够大幅降低甲烷的燃烧温度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种化学催化剂，特别涉及一种用于甲烷催化燃烧的催化剂及其制备 方法。
技术介绍
以甲烷为主要成分的天然气因为它的储量丰富、热效应好且清洁低污染，被认为 是21世纪最具潜力的"第四代能源"，在发电、化工、民用燃料等方面的应用越来越受到人 们的关注。但由于甲烷分子是类似惰性气体电子排布，且其非常对称稳定的正四面体结构 使得甲烷很难在温和条件下得到有效的活化和转化，且传统的甲烷直接燃烧由于燃烧温度 高会产生氮氧化物，造成环境污染。 催化燃烧技术由于燃烧温度低，不仅可有效的减少NOx生成还可以提高热效率，是 对传统有焰燃烧方式的改进。其原理是在催化剂的作用下，甲烷燃烧反应的活化能会降低， 在300°C?800°C的温度窗口内即可完成氧化，避免了由于燃烧时高温产生的NOx造成的环 境污染。并且催化燃烧反应完全，燃烧效率高，可燃气体浓度可以很低。 甲烷催化燃烧所用的催化剂有钙钛矿、萤石型复合氧化物、六铝酸盐及尖晶石结 构等，但大部分对甲烷的催化燃烧都处于高温区，通常T9(l (转化率90 %时所需的反应温度） 高于500°C，如此高的燃烧温度往往对设备或者材料要求较高。因此，如何降低甲烷燃烧温 度，一直是工业界努力的方向。 在甲烷催化燃烧方面，Co氧化物C〇304具有很好的催化效果，对甲烷的活化氧化有 明显的促进作用，是一个优良的甲烷燃烧催化剂载体。另外Ce02对高温催化燃烧反应有同 样具有明显的促进作用，也是一个优良的过渡金属氧化物载体。大量文献表明贵金属的加 入可以极大的降低可燃气体的起燃温度，负载少量的贵金属可以很大提高反应效率，其中 Pd对甲烷的氧化改善效果尤为明显。 为此，本专利结合C〇304、&02和Pd的特性，采用硬模板法制备出一种高比表面积 且具有特定精细三维介孔结构的Pd-Ce02-C〇304催化剂。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对现有甲烷催化燃烧催化剂反应温度过高的不足， 提供。 为解决该技术问题，本专利技术采用的技术方案为： 一种用于甲烷催化燃烧的催化剂，其特征在于：该催化剂由Ce02-c〇304双组份载 体和贵金属Pd组成，在整个催化剂中，Ce02的质量百分含量为0. 5% -5%，Pd的质量百分 含量为 0. 1% -0. 5%。 该催化剂的制备方法为：利用硬模板法两次填充制备Ce02-C〇304双组份氧化物 为载体的负载贵金属Pd催化剂，首先将C〇304总质量的75%填充到KIT-6的孔道中，得 到半填充的Co304-KIT-6,然后再在Co304-KIT-6的孔道中填充剩余25%的C〇304、CeO# Pd的混合物得到Pd-Ce02-C〇304-KIT-6，最后用NaOH溶液去除其中的模板剂KIT-6，得到Pd-Ce02-Co304催化剂。 具体包括如下步骤： (1)将C〇(N03)2 *6H20溶于无水乙醇，加入模板剂KIT-6,搅拌后经超声处理，接着 70°C水浴将溶液蒸干，经500°C焙烧3h，得到C〇304-KIT-6黑色粉末，其中Co(N03) 2，6H20 (以 C〇304计）和KIT-6的质量比为：2. 07:1。 (2)将C〇(N03)2 ? 6H20 和Ce(N03)3 ? 6H20 溶于无水乙醇，加入Pd(N03)2溶液，随后 加入上述得到的C〇304-KIT-6,搅拌后经超声处理，接着70°C水浴将溶液蒸干，经500°C焙烧 3h得到Pd-Ce02-Co304-KIT-6 黑色粉末，C〇(N03)2 ? 6H20 (以C〇304计）、Ce(N0 3)3 ? 6H20 (以 Ce0j+)、Pd(N03)2 (以Pd计）和Co304-KIT-6 的质量比为：1. 379:0. 0277-0. 291:0. 0057-0 .0291:6. 137。 (3)将上述得到的Pd-Ce02-C〇304-KIT-6黑色粉末加入到NaOH溶液中搅拌lh，然 后经过洗涤、离心干燥即得具有三维介孔结构的Pd-Ce02-C〇304催化剂。 用上述方法制备的催化剂，其载体为含有特定三维介孔结构的双组份氧化物载体 和贵金属Pd相结合，提高了催化剂对甲烷催化燃烧（氧化）活性，能够大幅降低甲烷的燃 烧温度（甲烷转化率99%时的温度T99)。【具体实施方式】 下面结合实施例对本专利技术做出进一步的具体说明，但本专利技术并不限于这些实施 例。 实施例1 (1)称取 15gC〇(N03)2 ? 6H20(以C〇304计为 4. 14g)溶于 40mL无水乙醇，加入 2g 模板剂KIT-6并搅拌lh，随后超声处理0. 5h，接着70°C水浴将溶液蒸干，经500°C焙烧3h， 得到Co304-KIT-6黑色粉末。 (2)称取 5gC〇(N03)2 ? 6H20 和 0? 070gCe(N03)3 ? 6H20 溶于 40mL无水乙醇，加入 5. 55mLPd(N03)2溶液（共含Pd27.8mg)，随后加入上述得到的Co304-KIT-6并搅拌lh，超 声处理0. 5h，接着70°C水浴将溶液蒸干，经500°C焙烧3h得到Pd-Ce02-C〇304-KIT-6黑色粉 末。 (3)将上述得到的Pd-Ce02-Co304-KIT-6黑色粉末加入到250mL的NaOH溶液（2M) 中搅拌lh，然后经过洗涤、离心干燥即得具有三维介孔结构的Pd-Ce02-C〇304-1催化剂：催 化剂中&02质量百分含量为0. 5%，Pd质量百分含量为0. 5%。 实施例2 (l)Co304-KIT-6黑色粉末的制备方法与实施例1相同。 (2)称取 5gC〇(N03)2 ? 6H20 和 0? 141gCe(N03)3 ? 6H20 溶于 40mL无水乙醇，加入 5. 58mLPd(N03)2溶液（共含Pd27.9mg)，随后加入上述得到的Co304-KIT-6并搅拌lh，超 声处理0. 5h，接着70°C水浴将溶液蒸干，经500°C焙烧3h得到Pd-Ce02-C〇304-KIT-6黑色粉 末。 (3)将上述得到的Pd-Ce02-Co304-KIT-6黑色粉末加入到250mL的NaOH溶液（2M) 中搅拌lh，然后经过洗涤、离心干燥即得具有三维介孔结构的Pd-Ce02-C〇304-2催化剂：催 化剂中〇6〇2质量百分含量为1%，Pd质量百分含量为0. 5%。 实施例3 (l)Co304-KIT-6黑色粉末的制备方法与实施例1相同。 (2)称取 5gCo(N03) 2 ? 6H20 和 0? 285gCe(N03) 3 ? 6H20 溶于 40mL无水乙醇，加入 5. 63mLPd(N03)2溶液（共含Pd28. 2mg)，随后加入上述得到的Co304-KIT-6并搅拌lh，超 声处理0. 5h，接着70°C水浴将溶液蒸干，经500°C焙烧3h得到Pd-Ce02-C〇304-KIT-6黑色粉 末。 (3)将上述得到的Pd-Ce02-Co304-KIT-6黑色粉末加入到250mL的NaOH溶液（2M) 中搅拌lh，然后经过洗涤、离心干燥即得具有三维介孔结构的Pd-Ce02-C〇304-3催化剂：催 化剂中〇6〇2质量百分含量为2%，Pd质量百分含量为0. 5%。 实施例4 (l本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于甲烷催化燃烧的催化剂，其特征在于：该催化剂由CeO2‑Co3O4双组份载体和贵金属Pd组成，催化剂中CeO2的质量百分含量为0.5％‑5％，Pd的质量百分含量为0.1％‑0.5％。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：罗孟飞，贾永昌，方建丽，陈诗静，陈晨芳，
申请(专利权)人：浙江师范大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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