一种具有耐硫性能负载Pt整体式催化剂的制备方法、负载Pt整体式催化剂以及应用技术

本发明专利技术提供了一种具有耐硫性能负载Pt整体式催化剂的制备方法，所述方法包括：步骤1：将质量比为100:1～10:3的氧化铝和改性剂，以及适量粘结剂混合后形成的浆料涂覆于堇青石载体上，经干燥、焙烧，得到带有涂层的载体；步骤2：将所述带有涂层的载体的一端浸于碱性水溶液后，对所述带有涂层的载体进行干燥、焙烧，使催化剂的一端负载有碱性化合物，形成上功能区；步骤3：将所述催化剂的另一端浸于铂盐和铋盐形成的混合溶液后，对所述催化剂进行干燥、焙烧，使所述催化剂的另一端负载有Pt，形成下功能区。采用本发明专利技术制备得到的催化剂可用于含硫的气体污染物(一氧化碳、甲烷和丙烷)的治理，在用于含硫的气体的催化燃烧过程中，具有良好的活性和稳定性。良好的活性和稳定性。良好的活性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种具有耐硫性能负载Pt整体式催化剂的制备方法、负载Pt整体式催化剂以及应用


[0001]本专利技术涉及能源
，特别涉及一种具有耐硫性能负载Pt整体式催化剂的制备方法、负载Pt整体式催化剂以及应用。

技术介绍

[0002]随着石油资源的日渐枯竭和环境污染问题的益突出，天然气以其清洁和热效率高等特点在能源领域所占的比重不断增长，已经广泛应用燃气轮机燃烧室温、天然气汽车中。天然气直接燃烧(火焰燃烧)产生的氮氧化物会造成一定的环境污染，且燃烧反应温度高(1300
‑
1400℃)，燃烧效率低，因此采用催化燃烧方式是合理利用甲烷的有效途径之一。用于甲烷催化燃烧的催化剂体系中(贵金属催化剂和过渡金属氧化物催化剂)，由于负载的Pt基催化剂具有最佳的催化性能、能使甲烷具有较低的起燃温度和完全燃烧温度而得到广泛关注，负载的Pt基催化剂虽然能够实现甲烷在较低温度下的完全氧化，但Pt基催化剂也存在一些亟需解决的问题。
[0003]对于气体燃料汽车和特种机械内燃机等，其所使用的天然气中都含有一定量硫。PtO通常被认为是催化剂用于氧化甲烷的活性相，当催化剂的活性相PtO遇到天然气中含硫化合物时会生成稳定的硫化物，导致活性物种Pt的流失，进而降低了催化剂的催化活化。由此可见，催化剂表面硫酸盐化是导致催化性能降低的主要因素：含硫化合物容易转化为SO
x
，并作为稳定的硫酸盐物种存在于PtO颗粒表面，从而导致活性位点数量的减少，此外生成的硫酸盐物种也会迁移到载体上，导致载体的硫酸盐化。
[0004]此外，低浓度的含硫量足以导致负载型Pt基催化剂在甲烷催化燃烧反应中会中毒失活，且毒化作用几乎是不可逆的，并且中毒失活后的催化剂再生处理比较困难，并且通过再生处理也不能够使其活性完全恢复。
[0005]因此，在能源
，如何得到一种能够在含硫条件下使用的催化剂，以避免催化剂表面硫酸盐化导致的活化效率降低，成为目前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]为解决上述问题，第一方面，本专利技术提供了一种具有耐硫性能负载Pt整体式催化剂的制备方法，所述方法包括：
[0007]步骤1：将质量比为100:1～10:3的氧化铝和改性剂，以及适量粘结剂混合后形成的浆料涂覆于堇青石载体上，经干燥、焙烧，得到带有涂层的载体；
[0008]步骤2：将所述带有涂层的载体的一端浸于碱性溶液后，对所述带有涂层的载体进行干燥、焙烧，使所述带有涂层的载体的一端负载有碱性化合物，形成上功能区；其中，所述碱性溶液由KOH、NaOH、K2CO3、Na2CO3中的一种或者二种的溶液组成；
[0009]步骤3：将所述带有涂层的载体的另一端浸于铂盐和铋盐形成的混合溶液后，对所述带有涂层的载体进行干燥、焙烧，得到负载Pt整体式催化剂，使所述带有涂层的载体的另
一端负载有Pt，形成下功能区。
[0010]优选地，在所述步骤1中，所述涂层中所述氧化铝与所述改性剂的质量比为10：1；
[0011]所述带有涂层的载体中涂层的上载量为50g/L
‑
150g/L。
[0012]优选地，在所述步骤1中，所述干燥的时间为4h～5h，所述干燥的温度为120℃～200℃；所述焙烧的时间为4h～5h，所述焙烧的温度为500℃～600℃；所述混合所需的搅拌时间为3h～6h。
[0013]优选地，步骤1中，所述粘结剂为铝溶胶、硅溶胶、聚乙烯醇、羟甲基纤维素、钛溶胶中的一种或者多种，所述改性剂为氧化钛、氧化锆、氧化锡、五氧化二钒、三氧化钨中的一种或者两种以上。
[0014]优选地，在所述步骤2中，所述碱性化合物与所述氧化铝的质量比为1:20～3:10；
[0015]所述碱性化合物为KOH或NaOH。
[0016]优选地，在所述步骤2中，所述干燥的时间为4h～6h，所述干燥的温度为100℃～150℃；所述焙烧的时间为4h～8h，所述焙烧的温度为400℃～550℃。
[0017]优选地，在所述步骤3中，所述铂盐为硝酸铂、氯铂酸、羟胺铂、醋酸铂中的任意一种；
[0018]所述铋盐为硝酸铋或氯化铋，所述铋盐与所述氧化铝的质量比为1:200～1:5；
[0019]所述Pt与所述氧化铝的质量比为1:200～1:10。
[0020]优选地，在所述步骤3中，所述干燥的时间为4h～6h，所述干燥的温度为100℃～150℃；所述焙烧的时间为2h～4h，所述焙烧的温度为400℃～550℃。
[0021]第二方面，本专利技术提供了一种上述第一方面制备方法获得的负载Pt整体式催化剂，所述整体式催化剂以堇青石载体为骨架基体，在所述骨架基体表面负载改性氧化铝涂层，进一步在所述改性氧化铝涂层的一端负载碱性化合物，形成上功能区，再一步在所述改性氧化铝涂层的另一端负载Pt，形成下功能区；
[0022]其中，所述上功能区用于脱除含硫化合物；所述下功能区用于催化甲烷氧化。
[0023]第三方面，本专利技术提供了一种上述第一方面制备方法获得的负载Pt整体式催化剂的应用，所述负载Pt整体式催化剂在含硫天然气的燃烧反应中的应用。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具备以下优点：
[0025]本专利技术提供了一种具有耐硫性能负载Pt整体式催化剂的制备方法，所述方法包括：步骤1：将质量比为100:1～10:3的氧化铝和改性剂，以及适量粘结剂混合后形成的浆料涂覆于堇青石载体上，经干燥、焙烧，得到带有涂层的载体；步骤2：将所述带有涂层的载体的一端浸于碱性水溶液后，对所述带有涂层的载体进行干燥、焙烧，使催化剂的一端负载有碱性化合物，形成上功能区；步骤3：将所述催化剂的另一端浸于铂盐和铋盐形成的混合溶液后，对所述催化剂进行干燥、焙烧，使所述催化剂的另一端负载有Pt，形成下功能区。采用本专利技术制备得到的催化剂可用于含硫的气体污染物(一氧化碳、甲烷和丙烷)的治理，在用于含硫的气体的催化燃烧过程中，具有良好的活性和稳定性。
[0026]本专利技术实施例中先在载体上涂覆改性氧化铝，再将载体的一端负载有活性组分——碱性化合物，形成上功能区，碱性化合物用于对含硫气体中的含硫化合物(如二氧化硫、硫化氢)进行吸附，以脱除气体中的硫，以保证后续净化过程不受含硫化合物的影响，使得在后续应用于含硫的气体的净化过程中仍然具有良好的活性和稳定性；在将没有负载碱
性化合物的一端负载有活性组分Pt得到催化剂，形成下功能区，下功能区的活性组分Pt用于净化，即对脱除硫后的气体中的污染物(如甲烷、一氧化碳和丙烷)进行净化，将甲烷、一氧化碳和丙烷氧化为二氧化碳和水，以完成催化燃烧。由于上功能区已将含硫化合物脱除，因此避免了催化剂在甲烷氧化的过程中接触硫后使得催化剂表面硫酸盐化而导致的活性组分Pt流失，还避免了催化剂在甲烷催化燃烧反应中接触硫后直接导致的中毒失活。此外，由于催化剂上涂覆有耐硫的改性氧化铝，因此含硫化合物或者被碱性化合物氧化后的硫酸盐或单质硫，都不容易沉积在催化剂表面，进一步避免了催化剂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有耐硫性能的负载Pt整体式催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1：将质量比为100:1～10:3的氧化铝和改性剂，以及适量粘结剂混合后形成的浆料涂覆于堇青石载体上，经干燥、焙烧，得到带有涂层的载体；步骤2：将所述带有涂层的载体的一端浸于碱性溶液后，对所述带有涂层的载体进行干燥、焙烧，使所述带有涂层的载体的一端负载有碱性化合物，形成上功能区；其中，所述碱性溶液由KOH、NaOH、K2CO3、Na2CO3中的一种或者二种的溶液组成；步骤3：将所述带有涂层的载体的另一端浸于铂盐和铋盐形成的混合溶液后，对所述带有涂层的载体进行干燥、焙烧，得到负载Pt整体式催化剂，使所述带有涂层的载体的另一端负载有Pt，形成下功能区。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤1中，所述涂层中所述氧化铝与所述改性剂的质量比为10：1；所述带有涂层的载体中涂层的上载量为50g/L
‑
150g/L。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤1中，所述干燥的时间为4h～5h，所述干燥的温度为120℃～200℃；所述焙烧的时间为4h～5h，所述焙烧的温度为500℃～600℃；所述混合所需的搅拌时间为3h～6h。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述粘结剂为铝溶胶、硅溶胶、聚乙烯醇、羟甲基纤维素、钛溶胶中的一种或者多种，所述改性剂为氧化钛、氧化锆、氧化锡、五氧化二钒、三氧化钨中的一种或者两种以上。5.根据权利要求1所述的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗晓刚，刘萍，孙黛，王子晔，李佳怡，曾威鸿，郭耘，王丽，谷启源，
申请(专利权)人：有研资源环境技术研究院北京有限公司，
类型：发明
国别省市：