一种燃气催化剂及其制备方法和应用、催化燃烧器及其制备方法，所述燃气催化剂包括载体及催化活性组分，所述载体主要由Al2O3制成，还可包含改性剂，所述催化活性组分是Pt或Pd中的任意一种或两种。本发明专利技术的燃气催化剂具有催化活性高、性能稳定、燃烧无明火、燃烧充分、几乎不产生有毒废气等特点，且在正常工作温度——1100℃下具有较长的使用寿命。本发明专利技术的催化燃烧器具有很高的红外线辐射效率，燃烧废气污染气体少，成本低廉，且燃烧器不易出现回火现象，燃气使用安全性能高，可应用于制备燃气灶、燃气热水器、燃气取暖器、燃气锅炉或工业燃气干燥设备等。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及催化燃烧
，具体涉及一种燃气催化剂及其制备方法，还涉及催化燃烧器及其制备方法和应用。。
技术介绍
国内液化气和天然气的消费量逐年递增，这些燃气主要采用传统的火焰燃烧的方式释放能量。火焰燃烧热能主要是对流热能，辐射能仅占极少的一部分。对流传热是通过对流热(热空气、火焰)与被加热物体间的温差、停留时间来进行的，由于其停留时间短，其对流热有大量被耗废掉，使得器具所接收的热量大为减少，热效率低；同时火焰燃烧温度高(1500度)，容易使空气中的N2和O2反应形成毒性很大的N0X，且燃烧不完全还产生CO、CH等污染物。催化燃烧是燃料在催化剂表面进行的完全氧化反应。在催化燃烧反应过程中，反应物在催化剂表面形成低能量的表面自由基，生成振动激发态产物，并以红外辐射方式释放能量；由于辐射的传热特点，对于被加热物质，如水，具有很强的穿透性，其热量很容易被被加热物体所吸收，因而热效率大幅提高，在不同灶具上，可实现节能15% 45% ;同时催化燃烧的温度低(1000度以下)，基本上不生成或很少产生NOx、CO和HC等污染物，因而采用催化燃烧的方式具有高效节能和环保的优点。现有的燃气催化剂大多以Fe、Mn、N1、Pt以及碱土金属、稀土金属等作为催化的活性成份，并使其负载于多孔载体上制成。公开号为CN1224047A的中国专利申请公开了一种用于天然气燃烧的催化剂，主要由副族金属、碱土金属和稀土金属组成，可将排放尾气的HC、CO和NOx降低至小于lppm，但是其使用温度偏低，寿命短，无法实际应用。公开号为CN133203A的中国专利申请公开了一种燃气燃烧催化剂，其主要由碱土金属、贵金属和氧化铝组成，低温活性好，但其只适用于0.4 4%的甲烷浓度，且为粒状催化剂，不能用来加工燃气具。公开号为1504260的中国专利申请公开了可应用于燃气灶具的整体式燃气催化燃烧催化剂，该专利技术专利采用了 3种不同组分的催化剂涂覆于蜂窝基材上，制备工艺较为复杂，催化剂主要成分为过渡金属和稀土金属，使用寿命较为有限，且整个蜂窝均含有催化剂成分，在燃气灶具上使用时，易发生回火，存在安全隐患。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种催化活性高、耐高温性能好，且安全性能高的燃气催化剂。本专利技术的另一个目的是提供上述燃气催化剂的制备方法。本专利技术的另一个目的是提供由上述燃气催化剂制备的催化燃烧器。本专利技术的另一个目的是提供上述催化燃烧器的制备方法。本专利技术的另一个目的是提供上述催化燃烧器在制备燃气灶、燃气取暖器、燃气热水器、燃气饭锅、燃气烧烤设备或其他工业燃气干燥设备中的应用。本专利技术的上述目的是通过如下方案予以实现的: 一种燃气催化剂，该燃气催化剂包括载体及催化活性组分，所述载体主要由氧化铝(Al2O3)和改性剂制成，所述改性剂选自于Si02、CeO2, BaO, La2O3或ZrO2中的一种或两种或两种以上的组合；所述催化活性组分是Pt (钼)或Pd (钯)中的任意一种或两种。上述燃气催化剂中，载体的作用是为催化活性组分提供附着点，有利于增加燃气催化剂的稳定性；本专利技术人通过研究后发现，Al2O3具有良好的耐高温性能，在用作本专利技术的载体时，可将所述催化活性组分牢固吸附，表现出较好的高温稳定性。上述燃气催化剂中，改性剂的使用能够提高催化剂的耐高温性能，从而延长催化剂使用寿命，增强催化剂在高温下的稳定性。上述燃气催化剂中，改性剂的用量为载体总质量的0.1% 50%，则氧化铝的用量为载体总质量的50% 99.9%。上述燃气催化剂中，载体也可以不包含改性剂而主要由氧化铝构成，但是专利技术人通过研究发现，载体不包含改性剂时，其产品的高温稳定性不好，寿命低。上述燃气催化剂中，载体的晶粒粒径小于lOOnm。上述燃气催化剂中，催化活性组分能够催化燃气进行充分地燃烧，几乎不产生有害气体，从而防止环境、人体健康受损害。本专利技术人在对多种备选催化活性组分进行研究后发现:Pt、Pd对燃气的催化活性高于Fe、Mn、Co、Ni的氧化物,燃气在Pt或Pd催化下的燃烧温度一般低于1100°C，该温度下Pt或Pd具有较高的稳定性，故采用Pt或Pd中的任意一种或两种作为催化涂层的活性组分，使本专利技术所提供的燃气催化剂具有较高的催化活性及较长的使用寿命。上述燃气催化剂中，催化活性组分在整个催化剂中的含量是:催化活性组分占燃气催化剂总质量的0.1% 5%，则载体占燃气催化剂总质量的95% 99.9%。上述燃气催化燃烧剂催化燃气燃烧时，将燃烧热以红外辐射的形式释放，有利于降低热损耗、提高燃烧热的利用率。上述燃气催化剂的制备方法，具体包括如下步骤: (1)制备载体； (2)使用催化活性组分前驱物浸溃载体，制成催化剂浆液； (3)对步骤(2)制备的催化剂浆液进行干燥处理后，得到燃气催化剂颗粒: (4)对步骤(3)制备的燃气催化剂颗粒进行焙烧处理后，制备得到所需燃气催化剂。上述步骤I中，载体的制备是先制备载体浆液，将载体浆液在80 200°C条件下干燥后，于300 1100°C条件下焙烧后获得载体，所得载体研磨至45微米以下备用。上述载体浆液的制备可采用如下两种方法中的任意一种: 方法1.采用铝盐和改性剂前驱物通过共沉淀法、溶胶凝胶法或水热法等方法中的任意一种制备载体浆液，并过滤清洗去除杂质； 方法2.采用改性剂前驱物对现成的纳米氧化铝进行改性处理后得到载体浆液。上述载体浆液制备中，所述改性剂前驱物是指改性剂的可溶性盐溶液或溶胶，所述改性处理是指浸溃法、沉积沉淀法或溶胶凝胶法中的任意一种；所述的纳米氧化铝可以购买商品纳米氧化铝，也可采用沉淀法、溶解凝胶法、水热法等方法制备，优选沉淀法制备；所述浸溃法、沉积沉淀法、溶胶凝胶法、沉淀法、溶解凝胶法或水热法均采用本领域技术人员的常规操作。上述步骤(2)中，催化活性组分前驱物是指催化活性组分的可溶性盐溶液。上述步骤(2)中，催化剂浆液的固含量为20% 55%。上述步骤(3)中，干燥处理的温度为100 200°C。上述步骤(4)中，对燃气催化剂颗粒进行焙烧处理的目的在于活化所述催化活性组分的催化活性，经活化后的燃气催化剂可直接使用；因此，本专利技术人通过优化实验后选择焙烧处理温度采取高于等于300°C。本专利技术的燃烧催化剂经检测其耐高温性能好，可在1100°C以下长期使用。本专利技术还提供一种由上述燃气催化剂制备的催化燃烧器，所述催化燃烧器包括基质，以及涂覆于基质表面的燃烧催化剂层。上述基质为多孔基质；本专利技术人通过研究发现:多孔基质能够为催化反应提供更加大的反应面积，有利于提高反应速率，燃气流经多孔基质的表面时，能与燃气催化剂充分接触并燃烧，并将燃烧热以红外辐射形式释放，以供使用。上述多孔基质优选蜂窝陶瓷片或金属蜂窝片；本专利技术人通过研究发现:蜂窝陶瓷片或金属蜂窝片有较好的耐高温性能，足够的表面积以及良好的透气性。上述多孔基质进一步优选上表面设有点阵状凸起的蜂窝陶瓷片或上表面设有点阵状凹槽的蜂窝陶瓷片，因为专利技术人通过研究发现:蜂窝陶瓷片的上表面设有凸起或凹槽点阵能够提供更大的辐射面积，有助于提高加热效率。上述多孔基质进一步优选上表面设有点阵状凹槽的蜂窝陶瓷片，因为专利技术人通过研究发现上表面设有点阵状凹槽的蜂窝陶瓷片具有最好的辐射效率。在上述多本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种燃气催化剂，其特征在于该燃气催化剂包括载体及催化活性组分，所述载体由Al2O3和改性剂构成，所述改性剂为SiO2、CeO2、BaO、La2O3或ZrO2中的一种或两种或两种以上的组合；所述催化活性组分是Pt或Pd中的任意一种或两种。
【技术特征摘要】
1.一种燃气催化剂，其特征在于该燃气催化剂包括载体及催化活性组分，所述载体由Al2O3和改性剂构成，所述改性剂为Si02、CeO2, BaO, La2O3或ZrO2中的一种或两种或两种以上的组合；所述催化活性组分是Pt或Pd中的任意一种或两种。2.根据权利要求1所述一种燃气催化剂，其特征在于所述催化活性组分占燃气催化剂总质量的0.1% 5%。3.根据权利要求1所述一种燃气催化剂，其特征在于所述改性剂的用量为载体总质量的 0.1% 50%O4.一种权利要求1所述燃气催化剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤: (1)制备载体； (2)使用催化活性组分前驱物浸溃载体，制成催化剂浆液；所述催化活性组分前驱物是指催化活性组分的可溶性盐溶液； (3)对步骤(2)制备的催化剂浆液进行干燥处理后，得到燃气催化剂颗粒: (4)对步骤(3)制备的燃气催化剂颗粒进行焙烧处理后，制备得到所需燃气催化剂； 上述步骤(I)中，载体的制备是先制备载体浆液，将载体浆液在80 200°C条件下干燥后，于300 1100°C条件下焙烧后获得载体，所得载体研磨至45微米以下备用； 上述载体浆液的制备采用如下两种方法中的任意一种: 方法1.采用铝盐和改性剂前驱物通过共沉淀法、溶胶凝胶法或水热法制备载体浆液，并过滤清洗去除杂质； 方法2.采用改性剂前驱物对纳米氧化铝进行改性处理后得到载体浆液； 上述改性剂前驱物是指改性剂的可溶性盐溶液或溶胶，上述改性处理...
【专利技术属性】
技术研发人员：林晓平，魏增潘，
申请(专利权)人：惠州市奥能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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