一种催化燃烧催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种催化燃烧催化剂及其制备方法。该催化剂由载体和活性组分组成，载体为经过酸处理的多孔钛或多孔钛合金，活性组分为贵金属或金属氧化物。在所述的催化剂中，多孔钛或多孔钛合金首先经过酸处理，从而在其表面原位生成一层二氧化钛薄层，然后通过浸渍法将活性组分负载到多孔钛片上，涂层牢固度极好。多孔钛或多孔钛合金由于其内部丰富的孔道，使其具有极大的比表面积，同时气阻小；另外钛材料具有良好的耐温性、导热性和机械性能以及比重小的特点，非常适合用作催化剂载体；载体表面的二氧化钛与活性组分协同作用，大大促进催化效果，降低催化反应温度。该催化燃烧催化剂可用于甲烷或其他碳氢化合物以及VOCs、H

【技术实现步骤摘要】
一种催化燃烧催化剂及其制备方法
本专利技术属于催化燃烧催化剂领域，具体涉及一种催化燃烧催化剂及其制备方法和该催化剂用于能源利用及环境保护中的应用。
技术介绍
催化燃烧是用催化剂使废气中可燃物质在较低温度下氧化分解的净化方法。催化燃烧具有起燃温度低、净化效率高、适应氧浓度范围大等优势，在有机废气治理、能量回收利用和发电方面受到人们的普遍关注。催化燃烧技术的核心是选择合适的催化剂，催化剂由载体和活性组分组成，载体不仅起到支撑活性组分，使活性材料具有大的体表面积的作用，同时对于催化剂稳定性以及催化效果也起到重要作用。目前常用的催化剂载体包括：蜂窝陶瓷和球体材料。蜂窝陶瓷稳定性好，但是比表面积较小，因此在使用中通常还需要在其表面涂敷一层氧化铝薄层；而球体材料要想获得大的比表面积就需要减小球体直径，但这样会使床层阻力增大，不适合高空速下使用。因此，有必要选择既具有大的比表面积，又具有较小气阻的载体材料。专利技术(201510598906.2和201610920562.7)，文献(广东化工，2009，36(7)：3～5)均提出采用陶瓷纤维作为载体负载金属氧化物涂层和贵金属活性成分制备催化剂，利用陶瓷纤维降低扩散气阻，但是陶瓷纤维易断，容易在催化剂中产生灰尘。专利技术(200710040357.8)，提出采用负载有γ-Al2O3的蜂窝状金属丝作为载体负载活性成分制备催化剂，充分利用蜂窝状金属丝内部的三维通透结构使其具有较高的传质传热系数，适中床层阻力。上述报道的催化剂均需要在载体和活性组分之间引入中间层，以进一步增加比表面积，这样会降低催化剂稳定性，也增加生产复杂度。钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。其具有重量轻、热稳定性好及耐机械震动等优点，多孔钛或多孔钛合金由于其内部的多孔结构，使其具有很小的扩散阻力，能够在高空速条件下使用。但是钛合金室温塑性低，变形极限大，变形抗力大，直接涂覆活性组分的浆料或者过渡涂层时涂层脱落率高，一次负载活性组分或者涂覆浆料的量少，因此很少用作催化剂的载体。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种催化燃烧催化剂及其制备方法和该催化剂用于能源利用及环境保护中的应用。为实现上述目的，本专利技术采用技术方案为：一种催化燃烧催化剂，催化剂由载体和活性组分组成，载体为经过酸处理的多孔钛或多孔钛合金，活性组分为贵金属中一种或两种以上；所述贵金属活性组分占催化剂总重量的0.01-1wt％。所述活性组分采用浸渍法负载到载体上；其中，活性组分为钯、铂、金、铑、铱、钌中的一种或几种，M/Pd(质量比)为1-5(M为铂、金、铑、铱、钌中的一种或几种)。所述载体为多孔钛或多孔钛合金浸泡于酸中在20～80℃下处理时间0.1-60小时，处理后水反复洗涤至中性后干燥，待用。所述干燥温度为60-200℃，干燥时间为1-24h。所述载体的形状为圆柱(直径1～20mm，高1～20mm)、球型(直径1～20mm)或多面体(面数：≥4；边长1～20mm)。所述多孔钛或多孔钛含金内部孔道的直径为10微米～500微米。所述钛合金为Ti-Al-V、Ti-Ni或Ti-Ni-Fe合金。一种权利要求1所述催化燃烧催化剂的制备方法：(1)酸处理多孔钛或多孔钛合金载体，将多孔钛或多孔钛合金载体进行酸处理，而后反复洗涤至中性后干燥；(2)将活性组分贵金属前驱体溶于水得到贵金属浆料；(3)负载活性组分，将处理后的多孔钛或多孔钛合金载体放入到活性组分浆料中浸渍，并干燥焙烧即得到催化燃烧催化剂。所述步骤(1)将多孔钛或多孔钛合金浸泡于酸中在20～80℃下处理时间0.1-60小时，处理后水反复洗涤至中性后干燥，待用；所述步骤(1)中酸为氢氟酸，硝酸，盐酸中的一种或两种以上，酸浓度为1％-70％；干燥温度为60-200℃，干燥时间为1-24h。所述步骤(3)中的干燥温度为60-200℃，干燥时间为1-24h，焙烧温度为300-600℃，焙烧时间为0.5-10h。一种催化燃烧催化剂的应用，所述催化剂在催化燃烧过程中作为催化剂的应用。本专利技术提供的催化燃烧催化剂与现有技术相比，优点和技术效果为：催化剂以内部具有多孔结构的多孔钛或钛合金作为载体，在使用之前先用酸对其进行处理原位生产二氧化钛涂层，从附图1的能谱图可以看出经过盐酸处理后的多孔钛表面，O元素的谱峰明显增强(图1-B2)，这说明酸处理形成了TiO2，免去负载中间层的过程，同时由于是原位反应得到的二氧化钛层，大大提高涂层与载体结合的牢固度；载体的多孔结构使其具有大的比表面积同时具有低气阻，使活性组分具有大的表面积又具有很小的扩散阻力，同时能在高空速条件下使用；另外，钛材料具有耐温性能好、机械稳定性好的特点。因此本专利技术的催化剂具有涂层牢固、活性组分利用率高、耐高温、制备方法简单等特点。附图说明图1是本专利技术实施例提供的酸处理前后的多孔钛片的扫描电镜图(A)和能谱图(B)，(1)没有酸处理,(2)60％盐酸60℃处理2h后。图2是本专利技术实施例提供的催化燃烧催化剂制备过程示意图。1-多孔钛，2-二氧化钛，3-贵金属组分具体实施方式下面结合附图及具体实施例来说明本专利技术，除非另外指出，在本专利技术说明书和权利要求书中出现的所有数字，例如载体、活性组分、酸浓度、酸处理温度和时间、焙烧温度与时间、气体转化率等数值均不应该被理解为绝对精确值，该数值是在本领域内的普通技术人员所理解的、公知技术所允许的误差范围内。尽管在本专利技术给出的实例中努力做到保证数值的精确性，但由于各种测量技术的标准偏差，任何测量得到的数值都不可避免地存在一定误差。下面再用几个实施例对上述内容作进一步描述。需要说明的是，这些实施例不对上述内容作任何意义上的限定。在此本专利技术的示意性实施例以及说明用来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。本专利技术载体为经过酸处理的多孔钛或多孔钛合金，活性组分为贵金属或金属氧化物。在所述的催化剂中，多孔钛或多孔钛合金首先经过酸处理，从而在其表面原位生成一层二氧化钛薄层，然后通过浸渍法将活性组分负载到经酸处理后的多孔钛表面，涂层牢固度极好；多孔钛或多孔钛合金由于其内部丰富的孔道，使其具有极大的比表面积，同时气阻小；另外钛材料具有良好的耐温性、导热性和机械性能以及比重小；进而使得载体表面的二氧化钛与活性组分协同作用，大大促进催化效果，降低催化反应温度。该催化燃烧催化剂可用于甲烷或其他碳氢化合物以及VOCs、H2、CO气体的催化燃烧过程。实施例1多孔钛圆柱体(直径1mm，高1mm，孔径100μm)浸泡于20％盐酸中于60℃下处理2h，而后用去离子水清洗至中性，然后在150℃下干燥6h，得到处理好的多孔钛载体；配置活性组分浸渍液，浸渍液为H2PtCl6和PdCl2，其中，H2PtCl6中Pt浓度为0.6mgPt/ml，PdCl2中Pd浓度为0.6mgPd/ml；将1g上述处理好本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种催化燃烧催化剂，其特征在于，催化剂由载体和活性组分组成，载体为经过酸处理的多孔钛或多孔钛合金，活性组分为贵金属中一种或两种以上；所述贵金属活性组分占催化剂总重量的0.01-1wt％。/n

【技术特征摘要】
20201218 CN 20201150848571.一种催化燃烧催化剂，其特征在于，催化剂由载体和活性组分组成，载体为经过酸处理的多孔钛或多孔钛合金，活性组分为贵金属中一种或两种以上；所述贵金属活性组分占催化剂总重量的0.01-1wt％。


2.按权利要求1所述的催化燃烧催化剂，其特征在于，所述活性组分采用浸渍法负载到载体上；其中，活性组分为钯、铂、金、铑、铱、钌中的一种或几种，M/Pd(质量比)为1-5(M为铂、金、铑、铱、钌中的一种或几种)。


3.按权利要求1所述的催化燃烧催化剂，其特征在于，所述载体为多孔钛或多孔钛合金浸泡于酸中在20～80℃下处理时间0.1-60小时，处理后水反复洗涤至中性后干燥，待用。


4.按权利要求3所述的催化燃烧催化剂，其特征在于，所述干燥温度为60-200℃，干燥时间为1-24h。


5.按权利要求1或2所述的催化燃烧催化剂，其特征在于，所述载体的形状为圆柱(直径1～20mm，高1～20mm)、球型(直径1～20mm)或多面体(面数：≥4；边长1～20mm)。


6.按权利要求5所述的催化燃烧催化剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：安勋，
申请(专利权)人：大连凯特利催化工程技术有限公司，大连圣迈化学有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21