一种耐水汽的甲烷燃烧催化剂制造技术

本发明专利技术属于催化剂技术领域，具体涉及一种耐水汽的甲烷燃烧催化剂。本发明专利技术耐水汽的甲烷燃烧催化剂，包括基体和涂覆在所述基体上的涂层，按质量分数计，所述涂层包含1%

【技术实现步骤摘要】
一种耐水汽的甲烷燃烧催化剂


[0001]本专利技术属于催化剂
，具体涉及一种耐水汽的甲烷燃烧催化剂，用于稀燃天然气发动机尾气净化系统。

技术介绍

[0002]天然气作为汽车燃料，具有单位热值高、排气污染小、价格低廉等优点，因此天然气发动机得到广泛应用并且保持高速发展的态势。天然气的主要成分甲烷能够与空气充分混合，燃烧后基本没有微粒排放，燃烧后的CO生成量也很少。在使用天然气作为燃料时，必须从尾气中去除未燃烧的甲烷，因为甲烷是一种温室气体，其温室效应约为二氧化碳的25倍。与柴油发动机和当量比天然气发动机相比，稀燃天然气发动机可降低CO2的排放。但是，稀燃模式下发动机排气温度低于当量比天然气发动机排温，会对尾气中的CH4排放控制造成挑战。为了有效去除未燃烧的甲烷，通常需要使用高贵金属量负载的甲烷燃烧催化剂降低尾气中的CH4排放。另外，由于具有高度对称的结构，CH4分子十分稳定，催化剂在500℃左右才能达到很高的效率，稀燃发动机在正常操作下很少能达到该温度，如何降低起燃温度并提高CH4的净化效率仍然是一个巨大的挑战。
[0003]稀燃天然气发动机尾气中除了含有低浓度(400
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1500ppm)CH4外，还含有大量的水蒸气(10
‑
15％)，这会严重干扰Pd催化剂上的CH4氧化，因为
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OH/H2O物种吸附在活性组分PdO上会减少可能参与CH4活化的活性位点的数量，
‑
OH/H2O物种在催化剂载体上的积累还可能会削弱Pd和载体之间的氧气供应。因此，迫切需要开发在含H2O气氛下具有高CH4燃烧活性的催化剂。选择合适的催化剂载体对于开发用于含H2O条件下CH4氧化的高活性Pd催化剂很重要。例如Pd/分子筛催化剂，以高Si/Al比分子筛作为载体，由于其优越的疏水性从而提高CH4氧化过程中的H2O抵抗力。
[0004]公开号为CN107983401B的专利技术专利公开了一种ZSM
‑
5封装的单原子层Pd催化剂用于甲烷氧化，可以提高活化甲烷的能力；公开号为CN105833897B的专利技术专利公开了一种用于甲烷催化燃烧的双层结构式催化剂，包含稀土复合分子筛负载Pt涂层和稀土复合氧化铝负载Pd涂层，催化剂活性较高。但是上述催化剂性能测试均是在无水反应气氛中进行，不能完全体现其实际应用价值。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供了一种耐水汽的甲烷燃烧催化剂。本专利技术通过改性分子筛提高催化剂的耐水性能，使用CoO稳定催化剂中甲烷氧化活性组分PdO，得到的甲烷燃烧催化剂甲烷起燃温度低，甲烷转化活性高且在含水汽气氛中性能稳定。
[0006]为实现以上技术目的，本专利技术实施例采用的技术方案是：
[0007]一种耐水汽的甲烷燃烧催化剂，包括基体和涂覆在所述基体上的涂层，按质量分数计，所述涂层包含1％
‑
5％贵金属Pd、2％
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8％氧化钴CoO、84％
‑
96％改性分子筛和1％
‑
3％粘结剂。
[0008]进一步地，所述改性分子筛的制备方法包括以下步骤：将分子筛与酸溶液搅拌混合后，80℃处理1
‑
3h，再经离心、洗涤和干燥得到改性分子筛。
[0009]进一步地，所述分子筛为H型Beta或H型SSZ
‑
13分子筛。
[0010]进一步地，改性前所述分子筛中硅铝摩尔比为10
‑
20，所述改性分子筛中硅铝摩尔比为21
‑
100。
[0011]进一步地，所述酸溶液为硝酸或醋酸。
[0012]进一步地，所述粘结剂为硅溶胶或铝溶胶，所述涂层中粘结剂的含量以硅溶胶或铝溶胶中氧化物的质量计算。
[0013]进一步地，所述涂层的涂覆量为100
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200g/L。
[0014]进一步地，所述催化剂催化甲烷燃烧反应发生的温度范围为250
‑
600℃。
[0015]本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
[0016]本专利技术的甲烷燃烧催化剂通过改性分子筛及Co掺杂协同提升了催化剂的甲烷氧化活性及耐水能力，相比于现有甲烷燃烧催化剂，本专利技术的催化剂甲烷起燃温度低，甲烷转化活性高且在含水汽气氛中性能稳定。
附图说明
[0017]图1是本专利技术实施例中Beta分子筛硝酸处理3h改性前后的XRD谱图。
[0018]图2是本专利技术实施例中SSZ
‑
13分子筛硝酸处理3h改性前后的XRD谱图。
[0019]图3是本专利技术实施例4和7中制得的催化剂的耐水性能测试结果。
具体实施方式
[0020]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0021]实施例1Pd1/Co/改性Beta
‑
2h
[0022]一种耐水汽的甲烷燃烧催化剂，包括基体和涂覆在基体上的涂层，基体是400目堇青石陶瓷载体；按质量分数计，涂层中包括1％贵金属Pd、2％氧化钴CoO、95％改性Beta分子筛以及2％硅溶胶。
[0023]上述甲烷燃烧催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0024](1)改性Beta分子筛的制备：将150g H型Beta分子筛(硅铝比16)加入到装有1L醋酸溶液(浓度为1mol/L)的锥形瓶(容量为2L)内，搅拌混合后，80℃处理2小时，再经离心、洗涤和干燥得到改性Beta分子筛；
[0025](2)Co/改性Beta分子筛的制备：按照氧化钴、改性分子筛的质量比为2:95，采用等体积浸渍的方法将乙酸钴溶液浸渍到改性分子筛上，然后静置10小时，120℃下烘干8小时，最后550℃焙烧2小时；
[0026](3)催化剂的制备：将Co/改性Beta分子筛加入到去离子水中，固化物含量为30％，搅拌均匀，形成浆液，用球磨工艺处理所述浆液，控制颗粒度D
90
为10μm，向浆液中滴加硝酸钯溶液搅拌均匀，然后加入硅溶胶，最后涂覆到载体上，涂层总涂覆量为120克/升，在120℃
下干燥8小时，550℃焙烧2小时。
[0027]实施例2Pd2/Co/改性Beta
‑
2h
[0028]一种耐水汽的甲烷燃烧催化剂，包括基体和涂覆在基体上的涂层，基体是400目堇青石陶瓷载体；按质量分数计，涂层中包括2％贵金属Pd、4％氧化钴CoO、92％改性Beta分子筛以及2％硅溶胶。
[0029]上述甲烷燃烧催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0030](1)改性Beta分子筛的制备：将150g H型Beta分子筛(硅铝比16)加入到装有1L醋酸溶液(浓度为1mol/L)的锥形瓶(容量为2L)内，搅拌混合后，80℃处理2小时，再经离心、洗涤和干本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐水汽的甲烷燃烧催化剂，包括基体和涂覆在所述基体上的涂层，其特征在于，按质量分数计，所述涂层包含1%
‑
5%贵金属Pd、2%
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8%氧化钴CoO、84%
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96%改性分子筛和1%
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3%粘结剂。2.根据权利要求1所述的耐水汽的甲烷燃烧催化剂，其特征在于，所述改性分子筛的制备方法包括以下步骤：将分子筛与酸溶液搅拌混合后，80℃处理1
‑
3h，再经离心、洗涤和干燥得到改性分子筛。3.根据权利要求2所述的耐水汽的甲烷燃烧催化剂，其特征在于，所述分子筛为H型Beta或H型SSZ
‑
13分子筛。4.根据权利要求2所述的耐水汽的甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：王秀庭，金炜阳，王刚，丁薇，张元，施文杰，周钧，张云，岳军，贾莉伟，徐岘，王家明，
申请(专利权)人：无锡威孚环保催化剂有限公司，
类型：发明
国别省市：