【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及环境催化，具体涉及一种丙烷催化燃烧催化剂及其制备方法和用途。
技术介绍
1、挥发性有机物(volatile organic compounds，简称vocs)是一类在室内和室外环境中广泛存在的有机化合物，其特点是在常温常压下具有较高的蒸气压，易挥发成气体状态，包括烃类、卤代烃、含氧有机化合物、含氮有机化合物和含硫有机化合物等类型，主要来源于工业过程、交通尾气、室内建筑材料、家居产品以及植物释放等领域。随着液化石油气和液化天然气的使用量增加，导致轻烃的排放量日益增长，不仅对大气质量构成潜在威胁，甚至可能危害人体健康。
2、丙烷是典型的vocs(约占vocs总量的4％左右)，由于丙烷分子具有热稳定性和化学稳定性，导致其c-h键断裂困难，因而降解丙烷需要较高的温度。因此，如何高效催化丙烷在较低温度下催化燃烧对于降低vocs污染具有重要意义。
3、cn104383925a中公开了一种丙烷催化燃烧消除的催化剂的制备方法，该方法采用共沉淀法将金属物种掺杂到氧化镍中，其中nio-mnox对丙烷催化燃烧的活性最好，但是氧化镍易烧结，并且在水汽条件下极易失活。
4、cn112958086a中公开了一种用于丙烷催化燃烧的催化剂及其制备方法，该催化剂以γ-al2o3为载体，通过分步负载法在al2o3表面构建mgal2o4尖晶石层后负载pd-pt活性组分，再在其表面引入稀土氧化物保护层，实现一种“三明治”构型，但是该催化剂的制备方法复杂，丙烷催化燃烧活性较差。
5、cn116174016a中
6、由此可见，目前丙烷催化燃烧催化剂难以同时具备高活性、高稳定性和抗水性强等性能，并且制备过程繁琐，生产成本较高，难以工业化生产。因此，提供一种适用于丙烷催化燃烧，并且具有高活性、高稳定性以及抗水性强的催化剂是目前需要解决的问题。
技术实现思路
1、针对以上问题，本专利技术的目的在于提供一种丙烷催化燃烧催化剂及其制备方法和用途，与现有技术相比，本专利技术提供的丙烷催化燃烧催化剂具有高活性、高稳定性和抗水性强等优点，并且制备方法简单，应用前景较好。
2、为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种丙烷催化燃烧催化剂，所述丙烷催化燃烧催化剂包括载体和负载在所述载体上的活性纳米颗粒；
4、所述活性纳米颗粒包括活性助剂和负载在所述活性助剂表面的活性金属；
5、所述活性金属包括pt、pd或rh中的任意一种或至少两种的组合；
6、所述活性助剂包括过渡金属氧化物；
7、所述载体包括树枝状介孔二氧化硅。
8、本专利技术提供的丙烷催化燃烧催化剂一方面通过活性金属和活性助剂的协同作用，提高催化活性；另一方面通过采用树枝状介孔二氧化硅为载体，将活性金属和活性助剂限域于树枝状介孔二氧化硅的孔道内，控制活性纳米颗粒的尺寸，能够进一步提升催化剂的活性、稳定性和抗水性。
9、优选地，所述活性纳米颗粒的粒径≤5nm，例如可以是5nm、4nm、3nm、2nm或1nm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
10、优选地，所述活性纳米颗粒负载于所述载体的孔道内。
11、优选地，所述载体包括树枝状介孔二氧化硅kcc-1。
12、优选地，所述树枝状介孔二氧化硅kcc-1的直径为550-750nm，例如可以是550nm、560nm、580nm、600nm、620nm、640nm、660nm、680nm、700nm、720nm、740nm或750nm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
13、优选地，所述活性金属的质量占丙烷催化燃烧催化剂质量的0.1-2％，例如可以是0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.2％、1.4％、1.6％、1.8％或2％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为1-2％。
14、优选地，所述过渡金属氧化物含有的过渡金属元素包括ce、ti、nb、w、co、zr或la中的任意一种或至少两种的组合，优选为铈。
15、本专利技术中，所述过渡金属氧化物能够与贵金属相互作用构成特殊的贵金属-氧化物界面(如pt-o-ce)，可以作为新的活性位点，从而提升催化活性；本专利技术优选采用过渡金属元素为铈元素，是因为氧化铈具有比ti、nb、w、co、zr或la等元素的氧化物更强的储放氧能力，从而能够进一步提升催化活性，降低t90温度。
16、优选地，所述活性助剂的质量占丙烷催化燃烧催化剂质量的1-10％，例如可以是1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为3-10％。
17、本专利技术中，优选控制活性助剂的质量占丙烷催化燃烧催化剂质量的百分比，能够进一步提升催化活性，既能避免助剂过多，可能会堵塞部分孔道，影响催化过程反应物与活性位点的接触；又能避免助剂过少导致形成的贵金属-氧化物界面太少，进而不利于进一步提升催化活性。
18、第二方面，本专利技术提供一种如本专利技术第一方面所述丙烷催化燃烧催化剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
19、(1)混合活性金属的前驱体和活性助剂的金属盐于溶剂，然后加入载体进行搅拌，之后依次进行真空干燥和研磨，得到粉体；
20、(2)将步骤(1)得到的所述粉体进行煅烧，得到丙烷催化燃烧催化剂。
21、本专利技术提供的制备方法先将活性金属的前驱体和活性助剂的金属盐混合于溶剂，溶剂能够溶解各类金属盐形成盐溶液，通过搅拌使得盐溶液与载体充分混合，盐溶液进入到载体孔道，通过真空干燥去除溶剂后，金属盐留在载体孔道内，然后通过煅烧形成活性纳米颗粒负载于孔道内，从而增强活性金属和活性助剂之间的相互作用，提升催化剂的催化活性、稳定性和抗水性。
22、优选地，步骤(1)所述活性金属的前驱体包括pt前驱体、pd前驱体或rh前驱体中的任意一种或至少两种的组合。
23、优选地，所述pt前驱体包括硝酸铂、氯铂酸、硝酸四氨铂或乙酰丙酮铂中的任意一种或至少两种的组合。
24、优选地，所述pd前驱体包括硝酸钯、四氯钯酸钠或四氨合硝酸钯中的任意一种或至少两种的组合。
25、优选地，所述rh前驱体包括硝酸铑、氯化铑或氯铑酸铵中的任意一种或至少两种的组合。
26、优选地，所述活性助剂的金属盐包括过渡金属的硝酸盐、醋酸盐、硫酸盐或铵盐中的任意一种或至少两种的组合。
27、优选地，所述溶剂包括水、乙醇、乙二醇或甘油中的任意一种或至少两种的组合，优选为乙二醇。
28、本专利技术中，优选溶剂本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种丙烷催化燃烧催化剂，其特征在于，所述丙烷催化燃烧催化剂包括载体和负载在所述载体上的活性纳米颗粒；
2.根据权利要求1所述丙烷催化燃烧催化剂，其特征在于，所述活性纳米颗粒的粒径≤5nm；
3.根据权利要求1或2所述丙烷催化燃烧催化剂，其特征在于，所述载体包括树枝状介孔二氧化硅KCC-1；
4.根据权利要求1-3任一项所述丙烷催化燃烧催化剂，其特征在于，所述活性金属的质量占丙烷催化燃烧催化剂质量的0.1-2％；
5.一种如权利要求1-4任一项所述丙烷催化燃烧催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述活性金属的前驱体包括Pt前驱体、Pd前驱体或Rh前驱体中的任意一种或至少两种的组合；
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述混合的过程中进行超声；
8.根据权利要求5-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
9.一种如权利要求1-4任一项所述丙烷催化燃烧催化剂的用
10.根据权利要求9所述的用途，其特征在于，所述丙烷催化燃烧的温度≤380℃。
...【技术特征摘要】
1.一种丙烷催化燃烧催化剂，其特征在于，所述丙烷催化燃烧催化剂包括载体和负载在所述载体上的活性纳米颗粒；
2.根据权利要求1所述丙烷催化燃烧催化剂，其特征在于，所述活性纳米颗粒的粒径≤5nm；
3.根据权利要求1或2所述丙烷催化燃烧催化剂，其特征在于，所述载体包括树枝状介孔二氧化硅kcc-1；
4.根据权利要求1-3任一项所述丙烷催化燃烧催化剂，其特征在于，所述活性金属的质量占丙烷催化燃烧催化剂质量的0.1-2％；
5.一种如权利要求1-4任一项所述丙烷催化燃烧催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
6...
【专利技术属性】
技术研发人员：张一波，何峰，饶成，杨向光，
申请(专利权)人：中国科学院赣江创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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