本发明专利技术是揭示一种催化性燃烧反应的方法。该方法是藉由散布于一支撑材料上的贵金属触媒而能在非常短的时间内自室温上升至所需的高温，本发明专利技术还揭示一种分散用于催化性燃烧反应的贵金属触媒的方法，以增加该触媒的比表面积，进而加速该催化性燃烧反应的进行，另外，本发明专利技术还揭示一种包括氮化硼支撑式贵金属触媒，用于分散该触媒的基质，以及用于散布已分散有该触媒的该基质的支撑材料的材质，所以触媒的总表面积可以因此而增加，而催化性燃烧反应也可以在很短的时间内被起始。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术是于2002年11月4日提出的美国专利申请第10/287,991号的部分继续申请。本专利技术有关一种用于催化性燃烧反应的方法及材质，尤指一种以触媒快速催化燃烧反应的方法及材质。
技术介绍
气相燃烧(Vapor phase combustion)一直以来为人所诟病的缺点，即是其燃烧时所产生的氧化氮，NOx，会对环境造成污染及危害；而且，在气相燃烧期间，由于烟囱效应(Chimney effect)的关系，大量的热能往往会因此而平白损失，是属于相当不具经济效益方法。相较之下，催化性燃烧不会产生氧化氮，自然就成为一种较为干净的燃烧反应型态。不过，利用触媒催化同样有其缺点，那就是，以触媒催化的燃烧反应，其必须等到放热性反应热(Exothermic reaction heat)足够以提供连续自动氧化的活化能时才会持续反应，所以常常需要很长的诱导时间(Induction time)，因此，一般都是通过将燃料于外加的加热设备预先加热至一较高温度的方式而减少所需的诱导时间，但这种外加的预热设备会造成设备的重复投资与操作的复杂性，进而使得催化性燃烧就难于用作提供工业反应器或设备所需热量的加热反应方法。而之所以会需要这么长的时间才能达到所需的活化能，则是因为已有的氧化触媒的反应性不足，并且无法在短时间内，如10-30分钟内，将燃料从室温加热至所需的高温的缘故。因此，显然需要一个高效能氧化触媒，以能迅速在，如10至30分钟的短时间内，把燃料从室温加热至所需的高温，才能使得触媒氧化反应可被应用于提供工业反应器或设备所需的热量，也就是说，要将触媒氧化反应工业化的必要条件是，在没有外加热源或加热设备的状况下，仍然能在短时间内将反应器的温度自常温加热至反应温度的触媒。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可以快速足够达到高温，并且在短时间内起始氧化反应的催化性燃烧反应方法及材质。根据本专利技术一方面的构想，其主要是提供一种催化性燃烧反应的方法(Process)。该方法包括下列步骤将适当的燃料如醇类化合物或碳氢化合物及适量的空气或氧气于某一起始温度如室温与分散在一支撑材料的贵金属触媒于一反应器中相互接触，以快速提升反应器内触媒床温度至另一持续温度如500℃-1000℃，使催化性燃烧反应得以持续进行。之后视所要使用温度的高低，可调整燃料及空气的进料速度或掺入中性物质如碳氢化合物、水、二氧化碳或氮气以增进或减少燃烧放热量。在此方法中，该燃料可以是醇类化合物如甲醇(Methanol、酒精或异丙醇，或是低硫份的碳氢化合物如正己烷(n-Hexane、汽油、柴油等。该贵金属触媒是氮化硼支撑式贵金属触媒，其中，该贵金属触媒中的贵金属是选自铂(Platinum，Pt)、钯(Palladium，Pd)、铑(Rhodium，Rh)、钌(Ruthenium，Ru)或其混合物，而该触媒是可通过一基质(Substrate)，如糊状物(Paste)，而散布至该支撑材料上。该糊状物可以是具有导热特性的疏水性糊状物，同时，该支撑材料则为具有高比表面积(High specific surface area)的多孔性材料，如此一来，通过这些特性，可以加速燃烧反应的进行，举例而言，该支撑材料可为γ-氧化铝(γ-Alumina)二氧化钛(Titania)、氧化锆(Zirconia)、或商业氧化触媒、二氧化硅(Silica)、DASH220或N220。根据本专利技术另一方面的构想，提供一种分散于催化性燃烧反应的贵金属触媒的方法。该方法包括下列步骤提供该贵金属触媒，并该贵金属触媒与一基质混合，将该贵金属触媒以及该基质的混合物散布于一支撑材料上，藉此，该贵金属触媒的比表面积可被增加，进而促进该催化性燃烧反应的进行。根据本专利技术的再一方面构想，提供一种用于催化性燃烧反应的材质(Substance)。该材质包括一氮化硼支撑式贵金属触媒，以用于催化该燃烧反应；一基质，以用于分散该触媒；以及一支撑材料，以用于散布该基质以及该触媒，进而增加该触媒的总表面积，藉此，该催化性燃烧反应在很短的时间，如15-30分钟，内即可被起始。根据本专利技术又一方面的构想，还提供一种用于催化性燃烧反应的触媒。该触媒是包括一氮化硼支撑以及一贵金属，其中，该贵金属是散布于该氮化硼支撑的表面，因此，该触媒的比表面积是介于1m2/g至200m2/g之间，同时该贵金属的填充量是介于0.1wt％至5.0wt％之间。为进一步说明本专利技术的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本专利技术进行详细的描述。附图说明图1A是显示根据本专利技术构想的催化性燃烧反应的反应器系统的示意图；图1B是显示图1A所示反应器中触媒床的剖面图；图2是显示使用各式氧化触媒作为支撑材料的甲醇催化性燃烧反应的温度曲线比较图，其中，氧/甲醇比＝1.65，空间速度，WHSV＝3.2，且T1代表其中最高的温度，而T2代表维持稳定后的温度；图3是显示根据本专利技术构想的正己烷(n-Hexane)催化性燃烧反应的温度曲线，其中所使用的触媒是为Pt/BN-N-220，而氧/正己烷＝10.65；图4是显示根据本专利技术构想的用于催化性燃烧反应的双套不锈钢反应器的示意图，其是以甲醇为燃料而起始蒸汽重组反应(Steam reforming reaction)；以及图5是显示以PtBN/N220为触媒的自室温开始的十小时催化性燃烧反应测试的时间曲线，其中甲醇＝0.4mL/min，空气＝2L/min，WHSV＝3.2，O2/C＝1.65，并且，T1代表温度的高峰值，T2代表稳定的温度值。具体实施例方式本专利技术的，将可由以下的实施例说明而得到充分了解，使得熟悉本技术的人士可以据以完成之。然而本专利技术的实施并非可由下列实施例而被限制其实施型态。本专利技术为了快速诱导一催化性燃烧反应的目的，是藉由支撑式贵金属触媒，较佳的是氮化硼支撑式(Boron nitride(BN)supported)贵金属触媒，而加以实现。而氧化反应使用BN的优点如下(a)作为支撑界面的BN，由于其本身的高热稳定度(High thermalstability)，所以其物理及化学性质在高温时皆很稳定。(b)由于BN支撑的高热传导性，所以不会有因放热性氧化反应而出现局部热点(Hot spot)的现象。因此，被支撑于支撑物BN上的贵金属丛(Cluster)将不会在反应期间出现烧结(Sintered)的现象，这也使得触媒的活性可以维持很长的一段时间。(c)由于BN在化学上不活泼(Inertness)，因此，触媒将不会受到酸及碱试剂的伤害。(d)由于支撑界面(BN)是为疏水性，所以，湿气将无法在其所具有的孔洞中凝结，因此，触媒的表面将不会发生因被湿气所覆盖而使催化性燃烧反应受到阻碍的情形，进而可以加强氧化活性。氮化硼支撑式贵金属触媒是用于将有机化合物完全氧化成水及碳，其中，氮化硼的外观是白色片状的粉末，并可在市面上购得，而其中的贵金属是选自铂(Platinum，Pt)、钯(Palladium，Pd)、铑(Rhodium，Rh)、钌(Ruthenium，Ru)或其混合物，而较佳者是为铂，即Pt/BN。同时，该贵金属是散布于氮化硼的表面，而填充量则介于0.1wt％至0.5wt％之间，再者，氮化硼支撑式贵金属触媒的比表面积是介于1m2/g至2本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种催化性燃烧反应的方法，包括下列步骤：提供具有一第一温度的燃料；以及将该燃料与散布于一支撑材料的贵金属触媒相接触，以使一触媒床的温度上升至可起始该燃烧反应的一第二温度，其中，自该第一温度上升至该第二温度所需的上升时间是在３ ０分钟之内。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：雷敏宏，汪杭甫，
申请(专利权)人：雷敏宏，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]
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