一种负载型催化剂的制备方法及负载型催化剂技术

本发明专利技术提供了一种负载型催化剂的制备方法及负载型催化剂。该负载型催化剂的制备方法，包括：a、采用活性成分溶液浸渍吸附剂，得到活性吸附剂；其中，所述吸附剂为活性炭、介孔碳、无定形碳中的一种或多种；b、将活性吸附剂与载体在水存在的条件下混合，形成浆料；所述载体含有氧化铝和助催化剂，含或不含活性金属的硝酸盐、粘结剂；c、在蜂窝陶瓷基体上涂覆所述浆料，然后干燥，在氧化性气氛中焙烧，使吸附剂烧蚀除去，得到负载型催化剂。通过该方法制备得到的负载型催化剂的催化效率高，抗中毒性能好，寿命长。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种负载型催化剂的制备方法及由该方法制备得到的负载型催化剂。
技术介绍
随着工业催化剂产业的不断发展，对各种催化剂技术有了更高的要求。由于地球资源有限，或者原材料价格很高，特别是在制备Pt等贵金属为活性成分的催化剂，采用传统的催化剂制备技术已经很难满足现代工业的需要。一般催化反应都是接触催化，所以要求催化剂具有较大的比表面。但是要加快催化过程，必须要保证反应物能及时与催化剂接触同时生成物也能快速的脱附。传统的负载型催化剂制备一般为，浸渍法、离子交换吸附法、沉淀法等。通常是把活性成分，分布到比表面大的载体上制备成催化剂。这种载体本身可以是能加强活性物质的催化作用的，也可以是仅仅为活性成分提供一个载体。由于独特的表面特征，氧化铝是应用最广泛的一种催化剂载体材料。另外活性碳或碳纳米管一般用于有机温和反应催化剂的载体。但是一些场合的催化剂需要经受高温，如汽车尾气催化剂。无论是采用蜂窝陶瓷为载体或是金属载体，这些载体上面一般需要制备一层起催化作用的涂层。这个涂层一般由氧化铝、氧化铈和氧化锆构成，而一般起催化作用的活性成分为Pt、Pd、他。为了将活性成分负载在载体上，一般采用浸渍法，然后干燥焙烧。常规的浸渍方法包括，将载体在活性成分的溶液中浸渍后，制成浆料，然后涂覆到蜂窝陶瓷的孔道中，进行焙烧。或者先将载体制成浆料涂覆到蜂窝陶瓷的孔道中，进行焙烧，然后浸渍吸附活性成分，再焙烧即可。但是，通过上述两种方法中，前者在将浆料涂覆到蜂窝陶瓷的孔道中时，会导致大量的活性成分被掩埋在浆料内部，大大降低了活性成分的有效量，严重影响了催化剂的性能。而后者一次吸附的贵金属量少，为得到有效量的活性成分，需要多次吸附，工艺复杂。并且，上述方法制备得到的催化剂在使用过程中极易中毒，导致其寿命不高。
技术实现思路
为了克服现有技术中的催化剂易中毒、催化效率低的问题，本专利技术提供了一种负载型催化剂的制备方法。通过该方法制备得到的负载型催化剂的催化效率高，抗中毒性能好，寿命长。本专利技术公开的负载型催化剂的制备方法包括a、采用活性成分溶液浸渍吸附剂，得到活性吸附剂；其中，所述吸附剂为活性炭、 介孔碳、无定形碳中的一种或多种；b、将活性吸附剂与载体在水存在的条件下混合，形成浆料；所述载体含有氧化铝和助催化剂，含或不含活性金属的硝酸盐、粘结剂；C、在蜂窝陶瓷基体上涂覆所述浆料，然后干燥，在氧化性气氛中焙烧，使吸附剂烧蚀除去，得到负载型催化剂。同时，本专利技术还公开了一种负载型催化剂，该负载型催化剂通过上述方法制备得到。研究表明，催化反应的活性中心处于与反应物直接接触的场所，也就是指催化剂的孔道和表面上。常用的负载方法负载时，活性成分分布在不同孔道内，这样有些孔道内 (比如孔径太小)的催化剂不能发挥催化活性从而造成活性成分的浪费。本专利技术中，专利技术人先采用具有吸附性的吸附剂与活性成分溶液混合，通过吸附剂的强吸附作用，将活性成分吸附到吸附剂的毛细孔道中，得到内部具有活性成分的活性吸附剂。然后采用该活性吸附剂与载体混合，制备浆料，将该浆料涂覆到蜂窝陶瓷基体上后，通过在氧化性气氛中进行焙烧处理，将吸附剂烧蚀除去，而原本吸附剂中吸附的活性成分遗留下来存在于涂层上/内。 同时，由于吸附剂被烧蚀后，以其气态氧化物的形式溢出，能很好的避免原吸附剂所在位置的活性成分被掩埋，提高了活性成分的利用率。并且，活性成分位于孔道内，能降低中毒的几率，提高了催化剂的催化效率和寿命。具体实施例方式为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，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仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术公开的负载型催化剂的制备方法包括a、采用活性成分溶液浸渍吸附剂，得到活性吸附剂；其中，所述吸附剂为活性炭、 介孔碳、无定形碳中的一种或多种；b、将活性吸附剂与载体在水存在的条件下混合，形成浆料；所述载体含有氧化铝和助催化剂，含或不含活性金属的硝酸盐、粘结剂；C、在蜂窝陶瓷基体上涂覆所述浆料，然后干燥，在氧化性气氛中焙烧，使吸附剂烧蚀除去，得到负载型催化剂。根据本专利技术，采用的活性成分溶液为现有技术中的各种用于催化作用的活性物质的溶液，例如，汽车尾气催化领域的贵金属活性物质Pt、Pd、Rh的硝酸盐等，具体各个领域的催化活性物质为该领域技术人员所公知的，例如可以为Pt、Pd、Rh, Fe、Cu、Mn、Ni、Ba中的一种或多种。所述活性成分溶液的浓度可调范围较宽，通常可以为0. 01-10wt%，所述活性组分的可溶性盐可以为硝酸盐、盐酸盐和醋酸盐中的一种或几种，本专利技术中，优选采用活性成分溶液为Pt、Pd或1 中的一种或多种的硝酸盐溶液。进一步优选情况下，所述活性成分溶液的PH值为1-5。本专利技术中，吸附剂采用的是具有吸附性能，并能在一定温度下被烧蚀处理掉的物质，优选情况下，所述吸附剂为活性炭、介孔碳、无定形碳中的一种或多种。更优选为活性炭。所述活性炭为球状或纤维状，所述球状活性炭的粒度D5tl为l_5um，优选为2-3um ；所述纤维状活性炭的直径为30-100nm，长度为5_15um，优选为直径为50-100nm，长度为5_8um。 上述吸附剂的比表面可在较大范围内变动，可以为500_1700m2/g，优选为 500-1000m2/g。同时，本专利技术中，吸附剂需要在后续的焙烧过程中被烧蚀除去，以达到本专利技术的目的，所以，所述吸附剂在氧气中的烧蚀温度为500-800°C，优选为500-600V。本专利技术公开的吸附剂可通过商购得到，例如巩义市先科供水材料有限公司公司生产的活性炭。本领域技术人员可根据上述要求，对吸附剂进行合理的选择和替换。根据本专利技术，上述浸渍时间也没有太大要求，可根据实际所需浸渍吸附的量及活性成分溶液的浓度进行调整，所述浸渍的时间可以为30-200分钟，优选为30-120分钟。浸渍完成后，得到剩余活性成分溶液以及内部吸附有活性成分的吸附剂(即活性吸附剂)的混合体系。此时，可对该混合体系进行过滤，将活性吸附剂与活性成分溶液分离开。同时，本领域技术人员也可以不对该混合体系进行过滤。具体可根据实际需要进行选择。根据本专利技术，在一种情况下，所述步骤a中，在活性成分溶液浸渍吸附剂后进行过滤，得到吸附有活性成分的活性吸附剂。此时，在后续的步骤b中，将上述活性吸附剂与载体和水混合，形成浆料。而在另一种情况下，所述步骤a中，可将吸附剂浸渍于活性成分溶液中，得到吸附有活性成分的活性吸附剂和活性成分溶液的混合体系；在步骤b中，向上述混合体系中添加载体，并搅拌，形成浆料。无论是进行过滤，与活性吸附剂进行混合的载体均含有氧化铝和助催化剂，含或不含活性金属的硝酸盐、粘结剂。其中，所述氧化铝为活性氧化铝，平均孔径为10-30nm，平均孔容为0. 1-1. OmL/ g，优选为平均孔径为10-20nm，平均孔容为0. 3-0. 6mL/g ；所述助催化剂的平均孔径为 10-30nm，平均孔容为0. 1-1. OmL/g，优选为平均孔径为10_20nm，平均孔容为0. 2-0. 4mL/g。 该活性氧化铝可通过商购得到，如淄博博洋化工有限公司公司生产的BYAC-206。优选情况下，所述助催化剂选自铈-锆复合氧化物、铈-锆-镧复合本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种负载型催化剂的制备方法，包括：ａ、采用活性成分溶液浸渍吸附剂，得到活性吸附剂；其中，所述吸附剂为活性炭、介孔碳、无定形碳中的一种或多种；ｂ、将活性吸附剂与载体在水存在的条件下混合，形成浆料；所述载体含有氧化铝和助催化剂，含或不含活性金属的硝酸盐、粘结剂；ｃ、在蜂窝陶瓷基体上涂覆所述浆料，然后干燥，在氧化性气氛中焙烧，使吸附剂烧蚀除去，得到负载型催化剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：方海积，方伟，刘武略，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94