一种负载型催化剂及其制备方法和应用技术

本申请公开了一种负载型催化剂，包括活性组分和载体；所述活性组分包括活性金属元素，所述活性金属元素选自贵金属元素中的至少一种；所述载体包括经还原处理的金属氧化物载体；所述金属氧化物载体中包括载体金属元素；所述载体金属元素包括至少一种经过还原处理化学价可变化的金属元素。本申请制得的催化剂适用于CH

A supported catalyst and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种负载型催化剂及其制备方法和应用
本申请涉及一种负载型催化剂及其制备方法和应用，属于催化剂及其制备领域。
技术介绍
CH4、CO以及各种VOCs作为一项危害人类健康以及自然环境的污染源越来越受到人们的重视，近些年来，由于人们对环保的呼声和要求日益强烈，各国纷纷加大了对环境保护的力度。催化燃烧处理废气浓度宽，无二次污染，是国内外净化CH4、CO以及各种VOCs最有效方法；且随着企业环保意识的提高，大家对环保设备的要求也相应提高，催化燃烧在污染物净化领域的应用将进一步加强。在CO、碳氢化合物和各种VOCs的催化燃烧以及汽车的三效催化剂中应用较多的是Pd、Pt等贵金属催化剂，但是贵金属资源有限且价格昂贵，使用普通的浸渍法制备催化剂往往需要较高的贵金属负载量，而且容易发生高温团聚的现象，制备高活性和稳定性的贵金属催化剂是实现催化剂工业化应用的关键。专利CN104069869公开了一种整装式催化剂。首先用酸或碱对金属相骨架或经合金化处理后的金属相骨架进行多孔化处理后进行焙烧，制得多孔化的锚附氧化物的金属相载体；然后对所制备的金属相载体进行等体积浸渍处理和焙烧，得到具有高效、高活性的整装式催化剂。专利CN101327436公开了一种，以耐高温、耐腐蚀的Ni基合金NiCrFeAl合金薄片作为载体，在该合金薄片上涂敷有贵金属Pd催化剂活性组分，用于催化燃烧消除易挥发性有机废气，具有高活性、高机械性能、高热稳定性的特点。以上这些公开的这些催化剂的制备方法中存在的不足在于载体处理所用的酸或碱易造成设备腐蚀，以及污染环境，不利于其工业化。
技术实现思路
根据本申请的一个方面，提供了一种负载型催化剂，该负载型催化剂适用于CH4、CO以及各种挥发性有机物(VOCs)的催化燃烧过程，与传统的负载方法相比具有较高的活性，而且具有很好的稳定性，可以减少贵金属的用量，可作为兼具高活性和高温稳定性的燃烧催化剂。本申请提供了一种负载贵金属的高活性燃烧催化剂及其制备方法，该催化剂包括含有贵金属的活性组分和载体两部分，所述的活性组分由Pd、Pt、Rh等贵金属中的一种或几种的组合构成，载体为含至少一种可还原的金属氧化物或可还原金属氧化物和其他难熔金属氧化物组合构成的多元氧化物。该催化剂的制备方法为，将所需载体还原后与贵金属的盐溶液混合，静置后经过滤、洗涤、干燥、焙烧即得所需催化剂。本专利技术制得的催化剂适用于CH4、CO以及各种挥发性有机物(VOCs)的催化燃烧过程，与传统的负载方法相比具有较高的活性，而且具有很好的稳定性，可以减少贵金属的用量。所述负载型催化剂，其特征在于，包括活性组分和载体；所述活性组分包括活性金属元素，所述活性金属元素选自贵金属元素中的至少一种；所述载体包括经还原处理的金属氧化物载体；所述金属氧化物载体中包括载体金属元素；所述载体金属元素包括至少一种经过还原处理化学价可变化的金属元素。可选地，所述还原处理包括氢气还原、水合肼还原。可选地，所述载体为单一氧化物或多元复合氧化物载体。可选地，所述载体为含至少一种可还原的金属氧化物或可还原金属氧化物和其他难熔金属氧化物组合构成的多元氧化物。可选地，所述活性组分在所述负载型催化剂中的重量百分含量为0.01～10wt％；所述活性组分在所述负载型催化剂中的重量百分含量以活性金属元素的重量百分含量计。可选地，所述活性金属元素选自Pd、Pt、Rh中的至少一种。可选地，所述贵金属元素包括Pd、Pt、Rh中的至少一种。可选地，所述可还原金属氧化物包括氧化铈、氧化镧等稀土氧化物以及氧化铜、氧化锰、氧化钴、氧化铁等过渡金属氧化物；难熔金属氧化物包括氧化钛、氧化锆、氧化铝、氧化硅等。可选地，所述金属氧化物载体包括稀土金属氧化物、过渡金属氧化物、复合金属氧化物中的至少一种。所述复合金属氧化物为至少两种金属(包括有两种以上氧化态的同种金属)共存的氧化物。可选地，所述稀土金属氧化物选自氧化铈、氧化镧中的至少一种。可选地，所述过渡金属氧化物选自氧化铜、氧化锰、氧化钴、氧化铁中的至少一种。可选地，所述复合金属氧化物包含选自铈、铜、锰、钴、铁、钛、锆中的至少两种载体金属元素。可选地，所述复合金属氧化物选自铈钛复合氧化物、铈锆复合氧化物、钛锰复合氧化物、铈锆铜复合氧化物中的至少一种。可选地，所述载体中还可以包括氧化钛、氧化锆、氧化硅、氧化铝中的至少一种。作为其中一种具体的实施方式，所述负载型催化剂包括含有贵金属的活性组分和载体两部分，所述的活性组分由Pd、Pt、Rh等贵金属中的一种或几种的组合构成，载体为含至少一种可还原的金属氧化物或可还原金属氧化物和其他难熔金属氧化物组合构成的多元氧化物；该催化剂中贵金属重量含量为0.01～10wt％。可还原金属氧化物包括氧化铈、氧化镧等稀土氧化物以及氧化铜、氧化锰、氧化钴、氧化铁等过渡金属氧化物；难熔金属氧化物包括氧化钛、氧化锆、氧化铝、氧化硅等。本申请的另一方面，提供了上述任一项所述的负载型催化剂的制备方法，其特征在于，包括：(1)获得载体；(2)还原步骤(1)中所述载体，得到前驱体I；(3)将含有步骤(2)中前驱体I与含有活性金属元素的溶液混合后，干燥，焙烧，获得所述负载型催化剂。可选地，步骤(1)中所述的载体可通过均相法、共沉淀法或水热法制备。具体地，按载体中各元素含量配比，均相法、共沉淀法或水热法制得所需组分的单一氧化物或多元复合氧化物载体。步骤(1)中所述载体可通过现有技术获得或直接购买得到。可选地，步骤(2)中所述还原为氢气还原或水合肼还原。可选地，所述氢气还原的条件为：在含氢气氛下，还原温度为200～500℃，还原时间为1～10h。可选地，所述氢气还原的还原温度上限选自210℃、250℃、300℃、350℃、400℃、450℃、480℃或500℃；下限选自200℃、210℃、250℃、300℃、350℃、400℃、450℃或480℃。可选地，所述含氢气氛中氢气的含量为3vol.％～20vol.％。可选地，所述含氢气氛中氢气的含量上限选自5vol.％、8vol.％、10vol.％、12vol.％、15vol.％、18vol.％或20vol.％；下限选自3vol.％、5vol.％、8vol.％、10vol.％、12vol.％、15vol.％或18vol.％。可选地，所述含氢气氛为氢气和氮气的混合气。可选地，所述水合肼还原的条件为：将所述载体置于含有水合肼的溶液中。可选地，所述含有水合肼的溶液的质量分数为2～10％；所述含有水合肼的溶液中水合肼与所述载体的质量比为1～5：1。可选地，所述含有水合肼的溶液的质量分数为2～10％；所述含有水合肼的溶液中水合肼与所述载体的质量比为2～5：1。可选地，所述水合肼与所述载体的质量比上限选自1.5:1、2.1:1、2.5:1、3.0:1、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负载型催化剂，其特征在于，包括活性组分和载体；/n所述活性组分包括活性金属元素，所述活性金属元素选自贵金属元素中的至少一种；/n所述载体包括经还原处理的金属氧化物载体；/n所述金属氧化物载体中包括载体金属元素；所述载体金属元素包括至少一种经过还原处理化学价可变化的金属元素。/n

【技术特征摘要】
1.一种负载型催化剂，其特征在于，包括活性组分和载体；
所述活性组分包括活性金属元素，所述活性金属元素选自贵金属元素中的至少一种；
所述载体包括经还原处理的金属氧化物载体；
所述金属氧化物载体中包括载体金属元素；所述载体金属元素包括至少一种经过还原处理化学价可变化的金属元素。


2.根据权利要求1所述的负载型催化剂，其特征在于，所述活性组分在所述负载型催化剂中的重量百分含量为0.01～10wt％；
优选地，所述贵金属元素包括Pd、Pt、Rh中的至少一种；
所述活性组分在所述负载型催化剂中的重量百分含量以活性金属元素的重量百分含量计。


3.根据权利要求1所述的负载型催化剂，其特征在于，所述金属氧化物载体中包括稀土金属氧化物、过渡金属氧化物、复合金属氧化物中的至少一种；
优选地，所述稀土金属氧化物选自氧化铈、氧化镧中的至少一种；
优选地，所述过渡金属氧化物选自氧化铜、氧化锰、氧化钴、氧化铁中的至少一种；
优选地，所述复合金属氧化物包含选自铈、铜、锰、钴、铁、钛、锆中的至少两种载体金属元素；
进一步优选地，所述复合金属氧化物选自铈钛复合氧化物、铈锆复合氧化物、钛锰复合氧化物、铈锆铜复合氧化物中的至少一种。


4.权利要求1至3任一项所述的负载型催化剂的制备方法，其特征在于，包括：
(1)获得载体；
(2)还原步骤(1)中所述载体，得到前驱体I；
(3)将含有步骤(2)中前驱体I与含有活性金属元素的溶液混合后，经干燥、焙烧，获得所述负载型催化剂。

【专利技术属性】
技术研发人员：王胜，王树东，丁亚，袁中山，汪明哲，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21