一种非均布颗粒式燃烧催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及催化剂技术领域，公开了一种非均布颗粒式燃烧催化剂及其制备方法，包括：载体、活性组分、助剂；活性组分、助剂在载体内呈径向非均态分布；活性组分包括贵金属或其氧化物、过渡金属或其氧化物；助剂金属包括稀土、和/或碱金属；贵金属或其氧化物分布于壳层，助剂金属或其氧化物分布于壳层和过渡层，过渡金属或其氧化物分布于核层和过渡层。本申请以载体通过多步浸渍和表面滚涂方法，制备的贵金属

【技术实现步骤摘要】
一种非均布颗粒式燃烧催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及催化剂
，具体地说，涉及一种非均布颗粒式燃烧催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]大气环境保护关乎于人类的生存和根本利益。近年来，随着化石能源的持续性消耗，以及工业生产过程中排放出的大量有害气体，导致了大气的污染形势日益严重，而挥发性有机化合物(Volatile Organic Compound，VOCs)是大气污染的主要来源之一，对VOCs的控制是具有挑战性的世界难题。
[0003]催化燃烧技术同时具备低能耗、高处理效率和无二次污染的优点，可对VOCs进行大规模处理，能有效缓解VOCs造成的环境污染。但催化燃烧的核心在于催化剂的设计与优化，贵金属催化剂被认为处理VOCs最有效活性组分。
[0004]但是，贵金属资源总储量低，造成贵金属Pt、Pd、Rh等催化剂价格不断走高，使得VOCs治理催化剂成本过高，控制催化剂的成本也成了不可忽视的问题。而现有催化剂贵金属担载量高，贵金属实际利用率较低，研究开发非均布贵金属催化剂，使催化剂中贵金属发挥最大效力具有环保和经济双重意义。
[0005]如公开号为CN101116820A的专利，公开了一种非均布催化剂产品的主要制法，其主要通过配制活性组分混合溶液，将氧化铝载体浸渍在混合溶液中通过共浸渍竞争吸附法，沉淀法，预浸渍竞争吸附法，胶体法将活性组分浸渍在载体氧化铝上。这种方法制备的催化剂贵金属不能只分布在壳层，很难形成明显非均匀分布，且贵金属和非贵金属交叉分布，非贵金属负载量较大，很容易把贵金属活性位覆盖，损失了贵金属实际利用率。
[0006]公开号为CN1923360A的专利，公开了一种轴向非均布整体式催化剂，以堇青石为基体，采用特殊工艺使催化剂活性组分贵金属呈轴向非均布，主要用于核反应堆氢氧复合装置。
[0007]公开号为CN1227140A的专利，公开了一种硝酸尾气燃烧升温活性非均布催化剂，通过预浸渍有机含氧化合物，制备了贵金属组分在壳层径向非均布催化剂。但该催化剂主要用于500℃～750℃的高温反应体系，对于常规挥发性有机物的低温活性有待进一步改善。
[0008]综上，贵金属催化剂被认为是处理VOCs最有效的催化剂，但贵金属价格昂贵限制了其应用。一方面，现有专利通过贵金属非均布技术降低贵金属用量、提高贵金属利用率，但为了达到必要的活性仍然存在着贵金属用量偏大，价格较高的问题；另一方面又因贵金属非均布技术活性组分总负载量较低，催化活性略显不足，使得长期稳定性和催化剂寿命受到影响。

技术实现思路

[0009]<本专利技术解决的技术问题>
[0010]用以解决现有技术中催化燃烧催化剂中贵金属担载量高、实际利用率低、成本偏高，非贵金属活性较差等问题。
[0011]<本专利技术采用的技术方案>
[0012]针对上述的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种非均布颗粒式燃烧催化剂及其制备方法。
[0013]具体内容如下：
[0014]第一，本专利技术提供了一种非均布颗粒式燃烧催化剂，包括：
[0015]载体、活性组分、助剂；
[0016]活性组分、助剂在载体内呈径向非均态分布；活性组分包括贵金属或其氧化物、过渡金属或其氧化物；助剂金属包括稀土、和/或碱金属；贵金属或其氧化物分布于壳层，助剂金属或其氧化物分布于壳层和过渡层，过渡金属或其氧化物分布于核层和过渡层。
[0017]第二，本专利技术提供了一种前述提及的非均布颗粒式燃烧催化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0018]S1载体1浸渍于过渡金属前驱体中，取出、干燥、焙烧得到前体a；
[0019]S2将前体a浸渍于包含有助剂金属前驱体中，取出、干燥、焙烧得到前体b；
[0020]S3将载体2浸渍于贵金属前驱体和助剂金属前驱体的混合体系中，干燥后与黏合剂共混，制成c；S4将前体b加入c中，滚球包覆，使得c均匀包裹在前体b表面，得到前体d，前体d经焙烧得到成品。
[0021]<本专利技术达到的有益效果>
[0022](1)本专利技术提供的催化剂中，活性组分和助剂径向呈非均匀分布：贵金属高度分散于催化剂表面壳层，工作状态下VOCs气体优先吸附在催化剂表面，与分散于表面壳层的贵金属接触，这有利于VOCs气体起燃，提高了贵金属利用率，使得贵金属用量明显降低。
[0023](2)本专利技术提供的催化剂中，活性组分和助剂径向呈非均匀分布：助剂金属(稀土和碱金属)主要分布在壳层与过渡层，有利于提高贵金属储放氧能力减小活性震荡和催化剂抗积碳性能。
[0024](3)本专利技术提供的催化剂中，活性组分和助剂呈非均匀分布：过渡金属主要分布在核层，其与贵金属不交叉接触，减少了非贵金属对贵金属活性位点的覆盖，又可以通过过渡层形成与贵金属协同作用，提高催化剂活性与稳定性。
[0025](4)综上，本申请以载体通过多步浸渍和表面滚涂方法，制备的贵金属
‑
非贵金属多组分的、非均匀分布催化剂，其具有：活性组分总负载量高、贵金属用量少、利用率高的优势；同时，贵金属避免被高负载量的非贵金属包裹的特点，使催化剂在更低的原料成本下表现出更好的催化活性和高温稳定性。
具体实施方式
[0026]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0027]<技术方案>
[0028]现对本专利技术中提及的名词进行如下陈述：
[0029]g为质量单位克；ml为体积单位毫升；℃为温度单位摄氏度；mol/L为浓度单位摩尔/升；vol％为体积百分浓度；ml/min为气体流速毫升/分钟。
[0030]具体地，
[0031]第一，本专利技术提供了一种非均布颗粒式燃烧催化剂，包括：
[0032]载体、活性组分、助剂；
[0033]活性组分、助剂在载体内呈径向非均态分布；活性组分包括贵金属或其氧化物、过渡金属或其氧化物；助剂金属包括稀土、和/或碱金属；贵金属或其氧化物分布于壳层，助剂金属或其氧化物分布于壳层和过渡层，过渡金属或其氧化物分布于核层和过渡层。
[0034]本专利技术中，载体为γ
‑
Al2O3‑
TiO2，采购厂家为泰州天平净化材料有限公司。
[0035]本专利技术中，过渡金属包括铜、锰、铁、钴中的至少一种；和/或，过渡金属前驱体选用硝酸盐。
[0036]助剂金属包括铈、镧、钠中的至少一种；和/或，助剂金属前驱体选用硝酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐中的至少一种。
[0037]贵金属包括钯、铂中的至少一种；和/或，贵金属前驱体包括硝酸盐、氯酸盐中的至少一种。
[0038]本专利技术中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非均布颗粒式燃烧催化剂，其特征在于，包括：载体、活性组分、助剂；活性组分、助剂在载体内呈径向非均态分布；活性组分包括贵金属或其氧化物、过渡金属或其氧化物；助剂金属包括稀土、和/或碱金属；贵金属或其氧化物分布于壳层，助剂金属或其氧化物分布于壳层和过渡层，过渡金属或其氧化物分布于核层和过渡层。2.根据权利要求1所述的非均布颗粒式燃烧催化剂，其特征在于，载体为γ
‑
Al2O3‑
TiO2。3.根据权利要求1所述的非均布颗粒式燃烧催化剂，其特征在于，过渡金属包括铜、锰、铁、钴中的至少一种；和/或，过渡金属前驱体选用硝酸盐。4.根据权利要求1所述的非均布颗粒式燃烧催化剂，其特征在于，助剂金属包括铈、镧、钠中的至少一种；和/或，助剂金属前驱体选用硝酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐中的至少一种。5.根据权利要求1所述的非均布颗粒式燃烧催化剂，其特征在于，贵金属包括钯、铂中的至少一种；和/或，贵金属前驱体包括硝酸盐、氯酸盐中的至少一种。6.根据权利要求1至5中任意一项所述的非均布颗粒式燃烧催化剂，其特征在于，燃烧剂的各组分包括特征(1)至(4)中的至少一个：(1)贵金属或其氧化物的总负载量为0.01
‑
0.5wt％；(2)过渡金属或其氧化物的...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁善良，张彪，薄其飞，蒋毅，
申请(专利权)人：中国科学院成都有机化学有限公司，
类型：发明
国别省市：