一种提升耐硫性能的甲烷燃烧催化剂制造技术

本发明专利技术提供了一种提升耐硫性能的甲烷燃烧催化剂，所述甲烷燃烧催化剂包括基体和涂覆在基体上的涂层，所述涂层包括底层涂层和上层涂层，所述底层涂层为甲烷氧化活性层，所述底层涂层的组分包含贵金属Pt和Pd、铈铝复合氧化物和粘结剂；所述上层涂层为活性组分保护层，所述上层涂层的组分包含Al2O3或ZrO2，以及拟薄水铝石。本发明专利技术的甲烷燃烧催化剂通过高温焙烧铈铝复合氧化物提升了催化剂的甲烷氧化活性，通过涂覆活性保护层提升催化剂的耐硫性能，并能够显著延长催化剂在天然气稀燃工况下甲烷高效转化时间，相比于现有甲烷燃烧催化剂，本发明专利技术的催化剂甲烷起燃温度低，甲烷转化活性高且能延缓二氧化硫对催化剂的毒化作用，耐硫性能良好。能良好。能良好。

【技术实现步骤摘要】
一种提升耐硫性能的甲烷燃烧催化剂


[0001]本专利技术属于催化
，具体涉及一种提升耐硫性能的甲烷燃烧催化剂，应用于稀燃天然气发动机尾气净化系统。

技术介绍

[0002]由于天然气能量密度高，燃烧时碳氢和氮氧化物排放低等特点，稀燃天然气汽车成为汽油和柴油汽车的新兴替代品。然而，甲烷的全球增温潜势比二氧化碳约高25倍，因此天然气发动机未燃烧的甲烷排放可能引发潜在的环境问题。对于用于处理发动机排气的甲烷氧化催化剂而言，重要的是表现出高甲烷氧化活性。贵金属钯基催化剂因其具有较低的起燃温度和较高的稳定性而被认为最具工业应用价值。
[0003]稀燃天然气发动机尾气中除了含有低浓度(400
‑
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削弱Pd和载体之间的氧气供应。另外在催化反应过程中，天然气中的含硫化合物会和反应物竞争吸附活性位，造成短暂的活性下降，甚至和活性物种或载体发生反应，造成不可逆的化学失活。例如，Pd基贵金属催化剂易硫中毒，在含SO2的气氛中，Pd会和SO2发生反应形成PdSO4，从而造成催化剂失活。
[0004]专利CN105833897B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，但催化剂性能测试是在无水无硫反应气氛中进行，不能完全体现其实际应用价值。专利CN 114258322A公开了一种RuPt/ZrO2抗硫甲烷氧化催化剂，该催化剂抗硫能力优越，但贵金属用量大而甲烷氧化起燃温度高；且Ru在空气中加热至450℃以上时会缓慢氧化，生成略有挥发性的二氧化钌，严重影响催化剂的耐久性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是在于克服现有技术中存在的不足，提供了一种提升耐硫性能的甲烷燃烧催化剂。本专利技术的甲烷燃烧催化剂通过高温焙烧铈铝复合氧化物提升了催化剂的甲烷氧化活性，通过涂覆活性保护层提升催化剂的耐硫性能，并能够显著延长催化剂在天然气稀燃工况下甲烷高效转化时间，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，甲烷转化活性高且能延缓二氧化硫对催化剂的毒化作用，耐硫性能良好。
[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]一种提升耐硫性能的甲烷燃烧催化剂，包括基体和涂覆在基体上的涂层，所述涂层包括底层涂层和上层涂层，所述底层涂层为甲烷氧化活性层，所述底层涂层的组分包含贵金属Pt和Pd、铈铝复合氧化物和粘结剂；所述上层涂层为活性组分保护层，所述上层涂层的组分包含Al2O3或ZrO2，以及拟薄水铝石。
[0008]进一步地，所述底层涂层的涂覆量为80
‑
120g/L，所述上层涂层的涂覆量为30
‑
50g/L。
[0009]进一步地，所述底层涂层中贵金属Pt和Pd所占的质量分数为2％
‑
5％，铈铝复合氧化物所占的质量分数为92％
‑
96％，以氧化物质量计，粘结剂所占的质量分数为2％
‑
3％。
[0010]进一步地，所述Pt与Pd的质量比为1:5
‑
1:9。
[0011]进一步地，所述铈铝复合氧化物中CeO2所占质量分数为5％
‑
10％。
[0012]进一步地，所述铈铝复合氧化物在1000
‑
1200℃下经过3
‑
6h高温焙烧处理。
[0013]进一步地，所述底层涂层的D90粒径范围为10
‑
15μm；所述上层涂层的D90粒径范围为2
‑
5μm。
[0014]进一步地，所述粘结剂为铝溶胶。
[0015]进一步地，所述上层涂层中Al2O3或ZrO2所占的质量分数为98％
‑
99％，以氧化物质量计，拟薄水铝石所占的质量分数为1％
‑
2％。
[0016]进一步地，所述甲烷燃烧催化剂催化甲烷燃烧时的反应温度为250
‑
550℃。
[0017]本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
[0018]本专利技术的甲烷燃烧催化剂通过高温焙烧铈铝复合氧化物提升了催化剂的甲烷氧化活性，通过涂覆活性保护层提升催化剂的耐硫性能，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，甲烷转化活性高且能延缓二氧化硫对催化剂的毒化作用。
附图说明
[0019]图1是本专利技术实施例1
‑
3及对比例制得的催化剂的耐硫性能测试结果。
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，以下结合附图及实施例，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1
[0022]一种提升耐硫性能的甲烷燃烧催化剂，包括基体和涂覆在基体上的涂层，基底为400目堇青石陶瓷载体，载体体积为1.65L；涂层包括底层涂层和上层涂层，所述底层涂层为甲烷氧化活性层，所述底层涂层的组分包含贵金属Pt和Pd、铈铝复合氧化物和粘结剂铝溶胶，底层涂层中贵金属Pt和Pd所占的质量分数为3％，其中Pt与Pd的质量比为1:9，铈铝复合氧化物所占的质量分数为95％，粘结剂所占的质量分数为2％；上层涂层为活性组分保护层，按质量分数计，上层涂层的组分包含99％的Al2O3和1％的拟薄水铝石。
[0023]涂层总涂覆量为120g/L，其中底层涂层的涂覆量为90g/L，上层涂层的涂覆量为30g/L。
[0024]上述甲烷燃烧催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0025](1)Pt
‑
Pd/CeO2‑
Al2O3的制备：将商业铈铝复合氧化物(CeO2质量分数8％)在1100℃焙烧4h，使用等体积浸渍的方法，按照贵金属与铈铝复合氧化物质量比为3:95，将硝酸铂、硝酸钯混合溶液浸渍到高温焙烧后的铈铝复合氧化物上，然后静置10h，120℃下烘干8h，最后550℃焙烧2h；
[0026](2)底层涂层的制备：将Pt
‑
Pd/CeO2‑
Al2O3与粘结剂铝溶胶加入到去离子水中，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
在12μm。最后涂覆到载体上，在120℃下快速烘干10min，即得到半成品催化剂；
[0027](3)上层涂层的制备：将γ
‑
Al2O3及拟薄水铝石加入到去离子水中，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
在4μm，然后涂覆到上述半成品催本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提升耐硫性能的甲烷燃烧催化剂，其特征在于，包括基体和涂覆在基体上的涂层，所述涂层包括底层涂层和上层涂层，所述底层涂层为甲烷氧化活性层，所述底层涂层的组分包含贵金属Pt和Pd、铈铝复合氧化物和粘结剂；所述上层涂层为活性组分保护层，所述上层涂层的组分包含Al2O3或ZrO2，以及拟薄水铝石。2. 根据权利要求1所述的提升耐硫性能的甲烷燃烧催化剂，其特征在于，所述底层涂层的涂覆量为80
‑
120 g/L，所述上层涂层的涂覆量为30
‑
50 g/L。3.根据权利要求1所述的提升耐硫性能的甲烷燃烧催化剂，其特征在于，所述底层涂层中贵金属Pt和Pd所占的质量分数为2%
‑
5%，铈铝复合氧化物所占的质量分数为92%
‑
96%，以氧化物质量计，粘结剂所占的质量分数为2%
‑
3%。4.根据权利要求1或3所述的提升耐硫性能的甲烷燃烧催化剂，其特征在于，所述Pt与Pd的质量比为1:5
‑
1:9。5.根据权利要求1或3所述的提升耐硫性能的甲烷燃烧催化剂，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王秀庭，金炜阳，王刚，丁薇，施文杰，刘鹏鹏，张杰，岳军，贾莉伟，
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：