镧系氧化物减少催化剂烧结的用途制造技术

公开了镧系氧化物涂覆的催化剂及其使用方法，该镧系氧化物涂覆的催化剂包含：负载型催化剂和镧系氧化物，所述负载型催化剂包含载体材料和催化材料；其中，镧系氧化物附着至负载型催化剂的表面的至少一部分。

Application of Lanthanide Oxides in Reducing Sintering of Catalysts

【技术实现步骤摘要】
镧系氧化物减少催化剂烧结的用途本申请是申请日为2014年6月23日、申请号为201480030757.3、专利技术名称为“镧系氧化物减少催化剂烧结的用途”的中国专利申请的分案申请。
本专利技术一般涉及镧系氧化物减少负载型催化剂在使用期间的烧结的用途。
技术介绍
在化学工业中通常使用催化剂以改变给定化学反应的速率，它们可以使所期望的化学反应更有利或更容易发生。另外，能够通过增加催化剂的表面积来提高其效率，增加催化剂的表面积在化学反应过程中提供了更多反应位点。但值得注意的是，催化剂例如在合成气制备或甲烷重整反应中，通常经受高温(例如大于700℃或800℃)。这些温度会导致使用的催化材料聚集或烧结。这会导致反应期间表面积的减少，因而降低反应期间催化剂的有效性以至催化剂完全失效/催化剂失活。虽然已经做出了一些减少高温时烧结的尝试，但是更有效的解决方案之一是简单地在反应过程起始时增加所使用的催化剂的量，或者在反应期间连续地再供应催化剂。这会增加与化学反应过程相关的成本并且使反应步骤复杂化。
技术实现思路
已经发现烧结问题的一个解决方案。该解决方案在于使用镧系氧化物以减少催化剂的烧结。举例而言，可以使用镧系氧化物涂覆催化剂的表面的一部分，这使得在高温下使用催化剂时减少烧结。在一个具体方面，已发现镧系氧化物与催化材料一定的重量比在减少催化剂在使用期间的烧结中效果良好。在一个具体方面，公开了镧系氧化物涂覆的催化剂，其包含：负载型催化剂和镧系氧化物，所述负载型催化剂包含载体材料和催化材料，其中，镧系氧化物附着至负载型催化剂的表面的至少一部分。在一些方面，存在的镧系氧化物的量是在高温(例如大于700℃或800℃，或者大于700℃至1100℃、或800℃至1100℃的温度)下使用该催化剂期间、例如在合成气制备或甲烷重整反应期间在减少或防止催化材料和/或载体材料的烧结方面有效的量。在一些方面，用于减少烧结的镧系氧化物的有效量可以是基于催化剂的总重量的2重量％、4重量％、6重量％、8重量％、10重量％、15重量％、20重量％、25重量％或30重量％的镧系氧化物。在其他方面，用于减少烧结的镧系氧化物的有效量可以是镧系氧化物与催化材料(例如催化金属)的选定的重量比，例如至少5：1、或者5：1至10：1、或者6：1至8：1的比例。另外，用于减少烧结的镧系氧化物的有效量可以是镧系氧化物与负载型催化剂的选定的重量比，例如5：100至20：100、或者10：100至15：100的比例。在一些方面，催化材料可以是催化金属。催化金属可以是Pt、Pd、Au、Ag、Ni、Co、Fe、Mn、Cu、Zn、Mo、Rh、Ru或Ir，或其任意组合。在更具体的实施方案中，催化金属可以是Ni、Pt、Rh、Au、Ag或Ru，或其任意组合。在另一些方面，催化材料可以是贵金属和贱金属的组合。这样的非限制性组合可以包括PtX、PdX、AuX、AgX、RhX、RuX或IrX，其中X＝Ni、Co、Fe、Mn、Cu、Zn或Mo。可以使用的镧系氧化物包括但不限于CeO2、Pr2O3、Eu2O3、Nd2O3、Gd2O3或La2O3，或其任意组合。在具体的例子中，镧系氧化物是CeO2。载体材料可以是基于金属氧化物、碱土金属/金属氧化物复合物、黏土矿物、钙钛矿或沸石的载体。金属氧化物可以是二氧化硅、氧化铝、氧化锆、二氧化钛或氧化铈。在一些方面，镧系氧化物涂覆的催化剂可以包含0.1重量％至20重量％的催化金属、和/或1重量％至50重量％的镧系氧化物、和/或99重量％至50重量％的载体材料。镧系氧化物涂覆的催化剂可以是颗粒形式，例如具有5μm至1000μm的粒度。在其他方面，镧系氧化物涂覆的催化剂可以是非粉末形式，或具有预制的几何结构。预制的几何结构可以是丸粒、泡沫、蜂巢或者整料。镧系氧化物可以分散在负载型催化剂的表面上。在具体的例子中，镧系氧化物涂覆的催化剂能够在经受大于700℃至1100℃，或者725℃、750℃、775℃或800℃至900℃、1000℃或1100℃，或者800℃至1000℃，或者800℃至1100℃的温度时减少催化金属的烧结。镧系氧化物涂覆的催化剂还能够催化由烃气体如甲烷制备包含氢和一氧化碳的气态混合物。在具体的例子中，镧系氧化物涂覆的催化剂可以具有10重量％CeO2/2重量％Pt/Al2O3、8重量％CeO2/2重量％Pt/Al2O3、5重量％CeO2/2重量％Pt/Al2O3、或者2重量％CeO2/2重量％Pt/Al2O3的结构。在其他例子中，镧系氧化物涂覆的催化剂可以具有10重量％CeO2/2重量％Pt/MgAl2O4、8重量％CeO2/2重量％Pt/MgAl2O4、5重量％CeO2/2重量％Pt/MgAl2O4、或者2重量％CeO2/2重量％Pt/MgAl2O4的结构。在另一些例子中，镧系氧化物涂覆的催化剂可以具有10重量％CeO2/2重量％Pt/高岭石、8重量％CeO2/2重量％Pt/高岭石、5重量％CeO2/2重量％Pt/高岭石、或者2重量％CeO2/2重量％Pt/高岭石的结构。还公开了减少或防止负载型催化剂在使用期间的烧结的方法。负载型催化剂可以包含载体材料和催化材料，如说明书全文所讨论的且通过引用并入本段的那些。该方法可以包括以足以减少或防止负载型催化剂在使用期间的烧结的量将镧系氧化物接枝到负载型催化剂的表面的至少一部分。在一些方面，本专利技术的镧系氧化物涂覆的催化剂减少或防止烧结的能力可以通过将该催化剂与不包含镧系氧化物涂层的类似催化剂比较来确定。另外，如上所述，用于减少烧结的镧系氧化物的有效量可以是基于催化剂的总重量的2重量％、4重量％、6重量％、8重量％、10重量％、15重量％、20重量％、25重量％或30重量％的镧系氧化物。在其他方面，用于减少烧结的镧系氧化物的有效量可以是镧系氧化物与催化材料(例如催化金属)的选定的重量比，例如至少5：1、或者5：1至10：1、或者6：1至8：1的比例。另外，用于减少烧结的镧系氧化物的有效量可以是镧系氧化物与负载型催化剂的选定的重量比，例如5：100至20：100、或者10：100至15：100的比例。并且，增加附着至负载型催化剂的表面的镧系氧化物的量可以进一步减少负载型催化剂在使用期间的烧结。该方法还可以包括使负载型催化剂经受大于700℃至1100℃，或者725℃、750℃、775℃或800℃至900℃、1000℃或1100℃，或者800℃至1000℃，或者800℃至1100℃的温度，同时减少或避免催化剂、载体材料和/或催化材料的任何显著的烧结。还公开了制备气态混合物的方法，其包括：在足以制备包含氢和一氧化碳的气态混合物的条件下，使包含烃和氧化剂的反应性气体混合物与上文和/或本说明书全文所述的镧系氧化物涂覆的催化剂中的任一种接触。另外，公开了催化重整反应性气体混合物的方法，其包括：提供包含烃和氧化剂的反应性气体混合物，提供上文和/或本说明书全文所述的镧系氧化物涂覆的催化剂中的任一种，和在足以制备包含一氧化碳和氢的气态混合物的条件下使反应性气体混合物与镧系氧化物涂覆的催化剂接触。这样的足以制备所述气体混合物的条件可以包括700℃至1100℃，或者725℃、750℃、775℃或800℃至900℃、1000℃或1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种镧系氧化物涂覆的催化剂，其包含：(a)负载型催化剂，所述负载型催化剂包含载体材料和催化材料；以及，(b)镧系氧化物，其中，所述镧系氧化物附着至所述负载型催化剂的表面的至少一部分。

【技术特征摘要】
2013.07.11 US 61/845,1381.一种镧系氧化物涂覆的催化剂，其包含：(a)负载型催化剂，所述负载型催化剂包含载体材料和催化材料；以及，(b)镧系氧化物，其中，所述镧系氧化物附着至所述负载型催化剂的表面的至少一部分。2.根据权利要求1所述的镧系氧化物涂覆的催化剂，其中，所述催化材料是催化金属。3.根据权利要求2所述的镧系氧化物涂覆的催化剂，其中，所述镧系氧化物与所述催化金属的重量比是至少5：1，或者5：1至10：1，或者6：1至8：1。4.根据权利要求2至3中任一项所述的镧系氧化物涂覆的催化剂，其中，所述催化金属包括Pt、Pd、Au、Ag、Ni、Co、Fe、Mn、Cu、Zn、Mo、Rh、Ru或Ir，或其任意组合。5.根据权利要求4所述的镧系氧化物涂覆的催化剂，其中，所述催化金属是Ni、Pt、Rh、Au、Ag或Ru，或其任意组合。6.根据权利要求5所述的镧系氧化物涂覆的催化剂，其中，所述催化金属是Pt。7.根据权利要求1所述的镧...

【专利技术属性】
技术研发人员：劳伦斯·德索萨，维努·维斯瓦纳特，
申请(专利权)人：沙特基础工业全球技术公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL