一种整体式火炬燃烧催化剂的制备及应用制造技术

本申请提出一种整体式火炬燃烧催化剂的制备方法，具体包括如下步骤：按计量比称取铈的前驱体盐和其他元素的前驱体盐溶解于去离子水中，加入双氧水将Ce

【技术实现步骤摘要】
一种整体式火炬燃烧催化剂的制备及应用


[0001]本申请涉及涉及催化剂
，尤其涉及一种火炬燃烧催化剂的制备方法和应用。

技术介绍

[0002]为保证火炬燃烧状态的稳定，开发低温起燃催化剂来应对低温、低压、大风等情况是十分重要的。低温起燃催化剂对入口稀薄燃料的起燃温度应该尽量低,而且运行稳定,尤其在燃烧产物H2O和CO2作用下,催化活性不会明显下降,即具有高的催化活性和良好的热稳定性及水热稳定性。火炬燃烧的燃料多为丙烷，为保证火炬燃烧的火焰充分而不产生黑烟，保证火炬传递过程中圣火的美观；同时，火炬燃烧过程中遇到风、雨等，可能会出现火苗忽大忽小的情况，需要保证火焰的稳定性；以及火焰显色性差问题有待优化。如何从催化剂组成的调变来改善火焰燃烧性能具有重要意义。
[0003]火炬燃烧的一个重要因素是具有足够的氧气。一旦氧含量不足时，燃烧不能顺利进行。文献1(NiO nanosheet array integrated monoliths for low temperature catalytic propane oxidation:A study on the promotion effect of Ce doping.Catalysis Today 2021,360:194
‑
203.)报道，储氧能力较好的二氧化铈可促进表面氧活性物种，提供丙烷氧化所需的活性氧，促进丙烷的氧化。这启示催化剂的引入可以使空气中的氧分子进行活化，形成活性氧物种(O2‑
、O2‑
和O
22<br/>‑
)分布于催化剂表面，促进丙烷与活性氧物种之间的接触、转化，从而分解。改变燃料燃烧的化学反应速度，降低燃料燃烧受温度和压力影响的敏感度，保证火焰的燃烧稳定性，且保持更好的美观性。丙烷燃烧的火焰呈亮黄色，可以引入具有相近焰色反应颜色的金属元素，增强火焰燃烧颜色。
[0004]因此，针对火炬燃烧，急需研发一种转化率高、稳定性好的催化剂。

技术实现思路

[0005]本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0006]为此，本申请的目的在于提出本申请公开了一种催化剂用于火炬燃烧，解决在低温、低压、大风等情况下火焰燃烧不稳定，可视性较差和火焰颜色淡等问题。本申请的整体式火炬燃烧催化剂的制备，通过共沉淀法和元素掺杂制备多元铈基复合氧化物，再静电吸附铂离子制备贵金属催化剂，涂覆在堇青石基体上焙烧后得到整体式火炬燃烧催化剂。本申请提供的整体式火炬燃烧催化剂，通过构筑多相界面，促进活性氧的生成和提高氧流动性，提供燃料燃烧反应所需的活性氧，进而可提高催化剂用于丙烷的催化氧化活性和稳定性，使火炬燃烧过程更为稳定。
[0007]为达到上述目的，本申请提出的一种整体式火炬燃烧催化剂的制备方法，具体包括如下步骤：
[0008]S1:按计量比称取铈的前驱体盐和其他元素的前驱体盐溶解于去离子水中，加入双氧水将Ce
3+
氧化为Ce
4+
，将氧化后的溶液与氨水共沉淀得到载体粉末材料；
[0009]S2:向贵金属前驱体水溶液中加入载体粉末材料，搅拌一段时间，经干燥、焙烧后制得整体式火炬燃烧催化剂粉末；
[0010]S3:将催化剂粉末涂覆于堇青石上，经干燥、焙烧后制得整体式火炬燃烧催化剂。
[0011]进一步地，步骤S1中所述其他元素包括过渡元素或稀土元素Y、Zr、La、Pr、Sm中一种或多种。
[0012]进一步地，还包括发生焰色反应的元素。
[0013]进一步地，所述共沉淀过程为：将氧化后的溶液与氨水水溶液同时进行滴定，直到pH＝9，形成氢氧化物，经过陈化、抽滤、干燥、焙烧后得到粗品载体粉末材料。
[0014]进一步地，所述陈化温度为90℃，陈化时间为12h，所述焙烧的温度为600～800℃，焙烧时间为2～8h。
[0015]进一步地，步骤S2中贵金属为Pt和Pd中的一种或两种。
[0016]进一步地，步骤S2中催化剂粉末的表达式为Pt/Ce1‑
y
M
y
O
x
或Pd/Ce1‑
y
M
y
O
x
，其中，M为所述其他元素，x为其他元素的氧化物在所述载体粉末材料中的质量百分比含量，1
‑
x为二氧化铈在所述载体粉末材料中的质量百分比含量，具体来说，载体粉末材料是由其他元素的氧化物和二氧化铈组成的，所述整体式火炬燃烧催化剂粉末上贵金属Pt或Pd的负载量为1～3wt％。
[0017]进一步地，所述二氧化铈在所述载体粉末材料中的质量百分比含量为45～89wt％，另外，当其他元素中包含发生焰色反应的元素时，此时，过渡元素或稀土元素Y、Zr、La、Pr、Sm中一种或多种的氧化物在载体粉末材料中的质量百分比含量为10～50wt％，而发生焰色反应的元素的氧化物在载体粉末材料中的质量百分比含量为1～5wt％。
[0018]进一步地，步骤S3中干燥温度为60℃，干燥时间为6～12h，焙烧的温度为400～600℃，焙烧时间为3h。
[0019]一种整体式火炬燃烧催化剂的应用，所述催化剂用于催化丙烷氧化反应。
[0020]本申请提供的整体式火炬燃烧催化剂、制备方法和应用至少具有如下有益技术效果：
[0021]本申请的整体式火炬燃烧催化剂的制备方法，共沉淀法和元素掺杂制备多元铈基复合氧化物，涂覆在堇青石基体上焙烧后得到整体式火炬燃烧催化剂，首先本申请通过在共沉淀法过程中对铈基氧化物掺杂元素，可以使二氧化铈的晶胞中嵌入其他杂原子，引发晶格畸变或晶格错配，形成氧缺陷，而且与贵金属之间构筑贵金属
‑
氧
‑
载体界面，利于活性氧物种的产生，促进氧的流动性，有效保证氧的供给；其次，催化剂中引入少量具有颜色反应的元素，可以使火焰颜色更为明亮；再次，本申请制得的火炬燃烧催化剂为整体式催化剂，趋向于工业应用。
[0022]本申请提供的整体式火炬燃烧催化剂和制备方法，通过在沉淀法过程中对铈基氧化物掺杂元素，产生更多的活性氧物种，进而可大大提高催化剂用于丙烷的催化氧化活性和热稳定性。即本申请提供的整体式火炬燃烧催化剂和制备方法，解决了现有技术中火焰燃烧不稳定和显色性差的技术问题。
[0023]本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
[0024]本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0025]图1是本申请实施例2和比较例1中氧脱附面积的测定结果。
具体实施方式
[0026]下面详细描述本申请的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
[0027]下面将结合实施例对本申请的方案进行解释。本领域技术人员将会理解，下面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种整体式火炬燃烧催化剂的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：S1:按计量比称取铈的前驱体盐和其他元素的前驱体盐溶解于去离子水中，加入双氧水将Ce
3+
氧化为Ce
4+
，将氧化后的溶液与氨水共沉淀得到载体粉末材料；S2:向贵金属前驱体水溶液中加入载体粉末材料，搅拌一段时间，经干燥、焙烧后制得整体式火炬燃烧催化剂粉末；S3:将催化剂粉末涂覆于堇青石上，经干燥、焙烧后制得整体式火炬燃烧催化剂。2.如权利要求1所述的一种整体式火炬燃烧催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述其他元素包括过渡元素或稀土元素Y、Zr、La、Pr、Sm中一种或多种。3.如权利要求2所述的一种整体式火炬燃烧催化剂的制备方法，其特征在于，还包括发生焰色反应的元素。4.如权利要求1所述的一种整体式火炬燃烧催化剂的制备方法，其特征在于，所述共沉淀过程为：将氧化后的溶液与氨水水溶液同时进行滴定，直到pH＝9，形成氢氧化物，经过陈化、抽滤、干燥、焙烧后得到粗品载体粉末材料。5.如权利要求4所述的一种整体式火炬燃烧催化剂的制备方法，其特征在于，所述陈化温度为90℃，陈化时间为12h，所述焙烧的温度为600～800℃，焙烧时间为2～8h。6.如权利要求1所述的一种整...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘小勇，王健礼，陈耀强，胡申林，李春光，郭金鑫，张波，覃正，费立群，刘相凤，高麟，李煜，梁艳丽，焦毅，徐海迪，李珊珊，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：