專利名稱：一種煤礦乏風(fēng)低濃度甲烷燃燒整體催化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低溫催化燃燒催化劑及其制備方法，特別涉及一種煤礦乏風(fēng)低濃度甲烷燃燒整體催化劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
煤礦乏風(fēng)瓦斯(VAM)是指煤礦為保證安全生產(chǎn)，由通風(fēng)系統(tǒng)直接排放至大氣的礦井瓦斯，其中甲烷濃度通常在1%以下，是排放至大氣中溫室氣體的重要來源。在全球變暖日益加劇，溫室氣體減排壓力越來越大的形勢下，開發(fā)直接利用煤礦乏風(fēng)瓦斯的工業(yè)技術(shù)具有重要意義。VAM中甲烷濃度低，而甲烷是最穩(wěn)定的烴類，以傳統(tǒng)燃燒方式時，絕熱燃燒溫度大約為1900°C，在這一溫度下，會產(chǎn)生大量N0X，形成光化學(xué)煙霧，給環(huán)境和人類健康造成極大危害。上世紀(jì)70年代pfefferle最早提出了催化燃燒，以降低起燃溫度、減少CO和N0X， 穩(wěn)定燃燒為特點，引起了人們的廣泛重視(W. C. Pferrerle, US3928961, 1975) Catalysis in combustion, Catal. Rev. -Sci. Eng, 1987,29: 219 267)。逆流反應(yīng)器(FRR)首次由 Frank Kamenetski提出，其原理是通過控制閥周期性改變流向，在絕熱條件下，使達(dá)到起燃溫度的甲烷的燃燒熱供應(yīng)反應(yīng)床，維持床層溫度在甲烷起燃溫度，實現(xiàn)甲烷的穩(wěn)定燃燒。本發(fā)明的催化燃燒催化劑主要適用于實驗室自制的催化逆流反應(yīng)器(CFRR)。對于低濃度甲烷催化燃燒催化劑主要分為三類貴金屬型、鈣鈦礦型、六鋁酸鹽型。比較而言貴金屬催化劑(鈀和鉬)具有更高的催化活性和低起燃溫度以及抗中毒能力，但熱穩(wěn)定性較低，高溫容易燒結(jié)。而后兩者熱穩(wěn)定性高，但活性較低，起燃溫度高。
實用的催化燃燒催化劑多為整體催化劑，即以蜂窩陶瓷或耐熱合金為基體，在其上涂覆涂層為載體，再擔(dān)載活性組分。中國專利CN1013M5B公開了一種凈化廢氣的催化劑及其生產(chǎn)方法，該專利技術(shù)采用擔(dān)載了貴金屬的氧化鋯和其他氧化物混合后制成含水稀漿洗涂蜂窩陶瓷基體，然后經(jīng)干燥和焙燒來制備整體催化劑的方法，這種方法的局限在于高活性的貴金屬組分難以避免被其他氧化物覆蓋而不能均勻擔(dān)載于載體表面，影響了貴金屬組分的催化性能。中國專利CN0113374.X公開了一種處理有機(jī)工業(yè)廢氣的催化燃燒整體催化劑及其制備方法，以蜂窩陶瓷為基體，涂覆由A1203、TiO2, CeO2, ZrO2混合氧化物涂層，經(jīng)干燥焙燒后再通過浸漬法使貴金屬Pt活性組分擔(dān)載在載體上，這種方法一定程度上能使貴金屬在涂層上分散均勻，但由于高溫下PtO微晶和Al2O3的作用力較弱，容易聚集形成大的晶粒而使活性降低。中國專利CN200410091176. 9公開了一種用于甲烷催化燃燒的金屬載體催化劑及其制備方法，以i^eCrAl合金為載體，涂覆Al2O3過渡層，再擔(dān)載金屬氧化物固溶體。但該專利技術(shù)首先需對i^eCrAl合金經(jīng)無水乙醇、稀鹽酸、稀堿清洗、干燥、在800°C 以上焙燒10-20小時，再以Al2O3膠體溶液反復(fù)浸泡、干燥、焙燒重復(fù)處理5、次，最后擔(dān)載活性金屬氧化物組分。制備過程較為繁瑣，同時制備的催化劑用于處理濃度為m的甲烷氣體，沒有涉及甲烷濃度低于1%的VAM的催化燃燒。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種窩陶瓷整體催化劑及制備方法，適用于實驗室自制催化逆流反應(yīng)器(CFRR)中煤礦乏風(fēng)瓦斯(VAM)的催化燃燒，并且其擔(dān)載的貴金屬催化劑具有高活性、高穩(wěn)定性及高溫不易燒結(jié)特性。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種煤礦乏風(fēng)低濃度甲烷燃燒整體催化劑，由具有涂層的蜂窩陶瓷載體和擔(dān)載其上的貴金屬活性組分Pd組成，蜂窩陶瓷載體的涂層組成按重量百分比為活性Al2O3占20% 80% ；六鋁酸鹽ABAl11O19占20% 80%，元素A為 Mg，Sr，La，Ce之中的一種或幾種元素，元素B為狗，Co，Mn，之中的一種或幾種元素。
上述的煤礦乏風(fēng)低濃度甲烷燃燒整體催化劑，所述的蜂窩陶瓷載體以堇青石為原料制成。
上述的煤礦乏風(fēng)低濃度甲烷燃燒整體催化劑，所述的涂層所用的活性Al2O3為 Y -Al2O3。
上述的煤礦乏風(fēng)低濃度甲烷燃燒整體催化劑，所述貴金屬活性組分Pd，其擔(dān)載量為催化劑重量的0. 3 1%。
制備上述的煤礦乏風(fēng)低濃度甲烷燃燒整體催化劑的方法，包括以下步驟(1)按化學(xué)摩爾量比稱取含元素A的硝酸鹽，含元素B的硝酸鹽和活性Al2O3，摩爾比 A:B:Al=I :1:11,硝酸鹽加水溶解成溶液；將活性Al2O3加蒸餾水、IM硝酸處理成Al2O3膠體溶液；制得的兩種溶液在室溫混合，空氣中干燥，再焙燒；(2)按涂層重量組成含量為活性Al2O320% 80%，六鋁酸鹽ABAl11O19 20 80%稱取原料， 加蒸餾水球磨混合均勻，調(diào)成稀漿，加入的蒸餾水與固體總重量之比為1(Γ50:1，將蜂窩陶瓷體在稀漿中浸漬，然后用壓縮空氣吹凈蜂窩體孔中的殘留漿液，空氣中干燥，然后在空氣中焙燒；(3)將PdCl2用36.5%濃鹽酸加熱溶解再稀釋成&PdCl4溶液，浸漬具有涂層的蜂窩陶瓷載體，然后在空氣中干燥，焙燒制得催化劑。
上述的煤礦乏風(fēng)低濃度甲烷燃燒整體催化劑的制備方法，步驟(1)中Al2O3膠體溶液和硝酸鹽溶液的混合時間為0. 5^7小時，空氣中干燥時，干燥溫度在110°C 120°C，干燥時間為3 15小時，焙燒溫度為1200°C，焙燒時間為2、小時。
上述的煤礦乏風(fēng)低濃度甲烷燃燒整體催化劑的制備方法，步驟(2)中球磨時間為3飛小時，蜂窩陶瓷體在稀漿中浸漬時間為4(Γ120分鐘；空氣中干燥時空氣溫度為 10(Tl20°C，時間為3 20小時；焙燒溫度為在45(T650°C，時間為2 7小時。
上述的煤礦乏風(fēng)低濃度甲烷燃燒整體催化劑的制備方法，步驟(3)中所述的浸漬時間為2(Γ180分鐘，空氣中干燥時空氣溫度為10(T125°C，時間為3 25小時；焙燒溫度為 40(Γ600 ，時間為3 7小時。
上述的煤礦乏風(fēng)低濃度甲烷燃燒整體催化劑的制備方法，步驟(3)中所述的 H2PdCl4 溶液含 Pd 0. 00 Ig 0. 05g/mL。
相比較現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明所制備的蜂窩陶瓷基整體催化劑， 貴金屬Pd由浸漬法擔(dān)載于涂層表面，由于和不同元素?fù)诫s的六鋁酸鹽的相互作用，避免了高溫時的燒結(jié)和微晶長大，穩(wěn)定性好；六鋁酸鹽晶相中稀土和過渡金屬元素的摻雜，提高了儲氧性能，進(jìn)一步改善了催化劑活性。貴金屬組分在涂層表面更加均勻的分布，減少了貴金屬用量，充分發(fā)揮了貴金屬的有效作用。
用本發(fā)明的催化劑進(jìn)行模擬VAM氣體的催化燃燒實驗，實驗在常壓實驗室CFRR床式反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，模擬VAM氣體的甲烷濃度為1%，其余為空氣。氣體空速為 ΟΟ Τ ΜΟΟΙΓ1， 反應(yīng)溫度為35(T650°C，在反應(yīng)溫度下穩(wěn)定30min后，用氣相色譜儀在線分析反應(yīng)物及產(chǎn)物，在1000小時運(yùn)轉(zhuǎn)期內(nèi)，甲烷轉(zhuǎn)化率可達(dá)99%以上。
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
具體實施方式
實施例1稱取23. 2g y -Al2O3粉末，加去離子水300mL，在300rpm攪拌速度下，加入50mLlMHN03 溶液，在85°C下保持4h，再在攪拌下自然冷至室溫得到Al2O3膠體溶液，10. 75gLa(NO3)3. nH20, 3. 5gCe (NO3) 3. 6H20, 14. 47gFe (NO3) 3. 9H20 混合，加水 IOOmL 溶解后和上述 Al2O3 膠體溶液混合均勻。保持后，將此混合物置于110°C空氣中干燥3h，1200°C焙燒5h，得到 La0 8Ce0_SFeAl11O19O
稱取75g ^41203粉末，258 1^(1.8(^(1.丨64111019粉末，混合均勻后加入4. OL蒸餾水， 球磨4小時含水稀漿。將堇青石蜂窩陶瓷體在上述含水稀漿中浸沒40分鐘后取出，用壓縮空氣吹盡孔中的殘留漿液，在110°C空氣中干燥10h，在550°C空氣中焙燒3h，即制成具有涂層的蜂窩陶瓷載體。然后配制濃度為每毫升水溶液中含0. 016gPd的H2PdCl4水溶液，將制備的具有涂層的蜂窩陶瓷載體在上述Pd浸漬液中浸漬120分鐘后取出，120°C空氣中干燥 IOh,在550°C空氣中焙燒5h，即制得催化燃燒催化劑，該催化劑活性組分Pd的含量0. 5%(占催化劑重量百分比)。
實施例2稱取23. 2g y -Al2O3粉末，加去離子水300mL，在300rpm攪拌速度下，加入50mLlMHN03 溶液，在85°C下保持4h，再在攪拌下自然冷至室溫得到Al2O3膠體溶液，10. 75gLa(NO3)3. nH20, 3. 5gCe (NO3) 3. 6H20, 12. 07gCo (NO3) 3. 6H20 混合，加水 IOOmL 溶解后和上述 Al2O3 膠體溶液混合均勻。保持他后，將此混合物置于110°C空氣中干燥5h，1200°C焙燒3h，得到 La0.8Ce0_ SCoAl11O19O
稱取50g ￥^1203粉末，5(^ !^^(^.{(^、(^粉末，混合均勻后加入2. OL蒸餾水， 球磨5小時成含水稀漿。將堇青石蜂窩陶瓷體在上述含水稀漿中浸沒40分鐘后取出，用壓縮空氣吹盡孔中的殘留漿液，在120°C空氣中干燥15h，在500°C空氣中焙燒證，即制成具有涂層的蜂窩陶瓷載體。然后配制濃度為每毫升水溶液中含0. OOSgPd的&PdCl4水溶液，將制備的具有涂層的蜂窩陶瓷載體在上述Pd浸漬液中浸漬60分鐘后取出，120°C空氣中干燥15h，在550°C空氣中焙燒3h，即制得催化燃燒催化劑，該催化劑活性組分Pd的含量0. 3% (占催化劑重量百分比)。
實施例3稱取23. 2g y -Al2O3粉末，加去離子水300mL，在300rpm攪拌速度下，加入50mLlMHN03 溶液，在85°C下保持4h，再在攪拌下自然冷至室溫得到Al2O3膠體溶液，10. 75gLa(NO3)3. nH20, 3. 5gCe (NO3) 3· 6Η20, 14. 80g50%Mn (NO3) 3 溶液 7· 24g 混合，加水 IOOmL 溶解后和上述 Al2O3膠體溶液混合均勻。保持濁后，將此混合物置于120°C空氣中干燥訃，1200°C焙燒釙， 得至丨J La0.8Ce0.^nAl11O190
稱取50g ￥^1203粉末，5(^ !^^(^.^!^、(^粉末，混合均勻后加入4. OL蒸餾水， 仔細(xì)研磨成含水稀漿。將堇青石蜂窩陶瓷體在上述含水稀漿中浸沒40分鐘后取出，用壓縮空氣吹盡孔中的殘留漿液，在120°C空氣中干燥20h，在550°C空氣中焙燒證，即制成具有涂層的蜂窩陶瓷載體。然后配制濃度為每毫升水溶液中含0. 016gPc^H2PdCljK溶液，將制備的具有涂層的蜂窩陶瓷載體在上述Pd浸漬液中浸漬80分鐘后取出，120°C空氣中干燥10h， 在550°C空氣中焙燒5h，即制得催化燃燒催化劑，該催化劑活性組分Pd的含量0. 5% (占催化劑重量百分比)。
實施例4稱取23. 2g y -Al2O3粉末，加去離子水300mL，在300rpm攪拌速度下，加入50mLlMHN03 溶液，在85°C下保持4h，再在攪拌下自然冷至室溫得到Al2O3膠體溶液，10. 75gLa(NO3)3. ηΗ20, 1. 75gSr (NO3) 3· 6Η20, 14. 80g50%Mn (NO3) 3 溶液混合，加水 IOOmL 溶解后和上述 Al2O3 膠體溶液混合均勻。保持池后，將此混合物置于120°C空氣中干燥7h，1200°C焙燒5h，得到 La0 8Sr0 WnAl11O190
稱取65g ^41203粉末，358 !^.。!^^!^、(^粉末，混合均勻后加入1. 4L蒸餾水， 球磨4小時成含水稀漿。將堇青石蜂窩陶瓷體在上述含水稀漿中浸沒60分鐘后取出，用壓縮空氣吹盡孔中的殘留漿液，在120°C空氣中干燥12h，在550°C空氣中焙燒4h，即制成具有涂層的蜂窩陶瓷載體。然后配制濃度為每毫升水溶液中含0. OOSgPd的&PdCl4水溶液，將制備的具有涂層的蜂窩陶瓷載體在上述Pd浸漬液中浸漬100分鐘后取出，120°C空氣中干燥20h，在550°C空氣中焙燒5h，即制得催化燃燒催化劑，該催化劑活性組分Pd的含量0. 3% (占催化劑重量百分比)。
實施例5稱取23. 2g y -Al2O3粉末，加去離子水300mL，在300rpm攪拌速度下，加入50mLlMHN03 溶液，在85°C下保持4h，再在攪拌下自然冷至室溫得到Al2O3膠體溶液，10. 75gLa(NO3)3. ηΗ20, 1. 75gSr (NO3) 3，7. 40g50%Mn (NO3) 3 溶液 7. 24gFe (NO3) 3. 9H20 混合，加水 IOOmL 溶解后和上述Al2O3膠體溶液混合均勻。保持4h后，將此混合物置于120°C空氣中干燥4h，1200°C 焙燒 3h，得到 La0.8Sr0.2Mn0.5Fe0.5Aln019O
稱取45gY-Al203 粉末，55g IAl8Sra2Mna5Fea5Al11O19 粉末，混合均勻后加入 1.0L 蒸餾水，球磨5小時成含水稀漿。將堇青石蜂窩陶瓷體在上述含水稀漿中浸沒50分鐘后取出，用壓縮空氣吹盡孔中的殘留漿液，在120°C空氣中干燥8h，在500°C空氣中焙燒5h，即制成具有涂層的蜂窩陶瓷載體。然后配制濃度為每毫升水溶液中含0. OOSgPd的&PdCl4水溶液，將制備的具有涂層的蜂窩陶瓷載體在上述Pd浸漬液中浸漬50分鐘后取出，120°C空氣中干燥15h，在550°C空氣中焙燒4h，即制得催化燃燒催化劑，該催化劑活性組分Pd的含量 0.3% (占催化劑重量百分比)。
實施例6稱取23. 2g y -Al2O3粉末，加去離子水300mL，在300rpm攪拌速度下，加入50mLlMHN03 溶液，在85°C下保持4h，再在攪拌下自然冷至室溫得到Al2O3膠體溶液，10. 75gLa(NO3)3. nH20, 3. 09gMg (NO3) 3· 9Η20, 7. 40g50%Mn (NO3) 3 溶液 7· 24gFe (NO3) 3· 9Η20 混合，加水 IOOmL 溶解后和上述Al2O3膠體溶液混合均勻。保持4h后，將此混合物置于120°C空氣中干燥4h， 1200°C焙燒 3h，得到 LEta8M^2Mnci5Fea5Al11O19t5
稱取55g γ -Al2O3 粉末，45g LEta8M^l2Mna5Fea5Al11O19 粉末，其余步驟同實施例 4。
實施例7稱取23. 2g y -Al2O3粉末，加去離子水300mL，在300rpm攪拌速度下，加入50mLlMHN03 溶液，在85 °C下保持4h，再在攪拌下自然冷至室溫得到Al2O3膠體溶液，8. OegLa(NO3)3-nH20, 7. 15gCe (NO3) 3· 6Η20, 7. 40g50%Mn (NO3) 3 溶液 7· 24gFe (NO3) 3· 9Η20 混合，加水 IOOmL 溶解后和上述Al2O3膠體溶液混合均勻。保持Mi后，將此混合物置于120°C空氣中干燥10h， 1200°C焙燒 5h，得到 LEia6Cea4Mna5Fea5Al11O19tj
稱取70g γ-Al2O3 粉末，30g IAl6Cq4Mna5Fea5Al11O19 粉末，其余步驟同實施例 4。
實施例8稱取23. 2g y -Al2O3粉末，加去離子水300mL，在300rpm攪拌速度下，加入50mLlMHN03 溶液，在85 °C下保持4h，再在攪拌下自然冷至室溫得到Al2O3膠體溶液，8. OegLa(NO3)3-nH20, 7. 15gCe (NO3) 3· 6Η20, 6. 04gCo (NO3) 2· 6Η20 7. 24gFe (NO3) 3· 9Η20 混合，力口水 IOOmL 溶解后和上述Al2O3膠體溶液混合均勻。保持幾后，將此混合物置于120°C空氣中干燥12h， 1200°C焙燒 4h，得到 LEta6Cea4C0a5Fea5Al11O19t5
稱取60g γ -Al2O3 粉末，40g LEta6Cq4C0a5Fea5Al11O19 粉末，其余步驟同實施例 4。
實施例9稱取23. 2g y -Al2O3粉末，加去離子水300mL，在300rpm攪拌速度下，加入50mLlMHN03 溶液，在85 °C下保持4h，再在攪拌下自然冷至室溫得到Al2O3膠體溶液，8. OegLa(NO3)3-nH20, 7. 15gCe (NO3) 3· 6Η20, 6. 04gCo (NO3) 2· 6Η20 7. 40g50%Mn (NO3) 3 溶液混合，加水 IOOmL 溶解后和上述Al2O3膠體溶液混合均勻。保持Mi后，將此混合物置于120°C空氣中干燥15h， 1200°C焙燒 5h，得到 LEia6Cea4Coa5Mna5Al11O19tj
稱取55g γ -Al2O3 粉末，45g LEta6Cq4C0a5Mnci5Al11O19 粉末，其余步驟同實施例 4。
實施例10稱取23. 2g y -Al2O3粉末，加去離子水300mL，在300rpm攪拌速度下，加入50mLlMHN03 溶液，在85°C下保持4h，再在攪拌下自然冷至室溫得到Al2O3膠體溶液，8. 06gLa (NO3) 3 ·ηΗ20 ，7. 15gCe (NO3) 3 · 6H20, 6. 04gCo (NO3) 2 · 6H20 7. 40g50%Mn (NO3) 3 溶液混合，加水 IOOmL 溶解后和上述A1203膠體溶液混合均勻。保持0. 5h后，將此混合物置于120°C空氣中干燥15h， 1200°C焙燒 8h，得到 LEia6Cea4Coa5Mna5Al11O19tj
稱取55gY_Al203 粉末，45g LEta6Cq4C0a5Mna5Al11O19 粉末，混合均勻后加入 5L 蒸餾水，球磨他成含水稀漿。將尺寸為15孔/cm2，單孔直徑2. 54mm的堇青石蜂窩陶瓷體在上述含水稀漿中浸沒120分鐘后取出，用壓縮空氣吹盡孔中的殘留漿液，在120°C空氣中干燥池，在450°C空氣中焙燒池，即制成具有涂層的蜂窩陶瓷載體。然后配制濃度為每毫升水溶液中含0. OOlgPdW溶液，將制備的具有涂層的蜂窩陶瓷載體在上述Pd浸漬液中浸漬180分鐘后取出，100°C空氣中干燥25h，在600°C空氣中焙燒幾，即制得催化燃燒催化劑，該催化劑活性組分Pd的含量1% (占催化劑重量百分比)。
實施例11稱取23. 2g y -Al2O3粉末，加去離子水300mL，在300rpm攪拌速度下，加入 50mLlMHN03溶液，在85°C下保持4h，再在攪拌下自然冷至室溫得到Al2O3膠體溶液，8. 06gL a (NO3) 3 ·ηΗ20，7. 15gCe (NO3) 3 ·6Η20，6. 04gCo (NO3) 2 ·6Η20 7. 40g50%Mn (NO3) 3溶液混合，加水IOOmL溶解后和上述Al2O3膠體溶液混合均勻。保持0.釙后，將此混合物置于120°C空氣中干燥 15h，1200°C焙燒 8h，得到 LEia6Cea4Coa5Mna5Al11O19tj
稱取55gY-Al2O3粉末，45g Leici.Wea4C0a5Mna5Al11Oli^v末，混合均勻后加入 5L蒸餾水，球磨他成含水稀漿。將尺寸為15孔/cm2，單孔直徑2. 54mm的堇青石蜂窩陶瓷體在上述含水稀漿中浸沒120分鐘后取出，用壓縮空氣吹盡孔中的殘留漿液，在100°C空氣中干燥15h，在650°C空氣中焙燒7h，即制成具有涂層的蜂窩陶瓷載體。然后配制濃度為每毫升水溶液中含0. 05gPd的&PdCl4水溶液，將制備的具有涂層的蜂窩陶瓷載體在上述Pd浸漬液中浸漬20分鐘后取出，125°C空氣中干燥池，在400°C空氣中焙燒幾，即制得催化燃燒催化劑，該催化劑活性組分Pd的含量1% (占催化劑重量百分比)。
對比例1用含0. 5gPd的水溶液浸漬25g γ-Al2O3粉末，將浸漬過的Y-Al2O3粉末在120°C空氣中干燥12h，在550°C空氣中焙燒4h，得到含Pd氧化鋁粉末。將上述粉末和50g氧化鑭粉末，25g氧化鈰粉末加水球磨池以制備含水稀漿。將堇青石蜂窩陶瓷基體浸入上述含水稀漿中，將其取出，用壓縮空氣吹盡微孔內(nèi)過剩稀漿，在120°C空氣中干燥10h，即制備成對比用催化燃燒催化劑。
將各類催化劑用于含1%甲烷VAM模擬氣的催化燃燒以評價其性能，評價具體條件為本發(fā)明的催化劑用于模擬VAM氣體的催化燃燒反應(yīng)是在常壓實驗室CFRR床式反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行的，模擬VAM氣體的甲烷濃度為1%，其余為空氣。反應(yīng)空速geootr1，催化床入口溫度 300°C，在反應(yīng)溫度下穩(wěn)定30min后，用氣相色譜儀在線分析反應(yīng)物及產(chǎn)物，實驗結(jié)果見表 1。
表1 催化劑對于含1%甲烷模擬VAM氣體的甲烷轉(zhuǎn)化率
權(quán)利要求
1.一種煤礦乏風(fēng)低濃度甲烷燃燒整體催化劑，由具有涂層的蜂窩陶瓷載體和擔(dān)載其上的貴金屬活性組分Pd組成，其特征在于蜂窩陶瓷載體的涂層組成按重量百分比為活性 Al2O3占20% 80% ；六鋁酸鹽ABAl11O19占20% 80%，元素A為Mg，Sr，La，Ce之中的一種或幾種元素，元素B為Fe，Co，Mn，之中的一種或幾種元素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦乏風(fēng)低濃度甲烷燃燒整體催化劑，其特征在于所述的蜂窩陶瓷載體以堇青石為原料制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦乏風(fēng)低濃度甲烷燃燒整體催化劑，其特征在于所述的涂層所用的活性Al2O3為Y-A1203。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦乏風(fēng)低濃度甲烷燃燒整體催化劑，其特征在于所述貴金屬活性組分Pd，其擔(dān)載量為催化劑重量的0. 3 1%。
5.一種權(quán)利要求1所述的煤礦乏風(fēng)低濃度甲烷燃燒整體催化劑的制備方法，按如下步驟進(jìn)行(1)按化學(xué)摩爾量比稱取含元素A的硝酸鹽，含元素B的硝酸鹽和活性Al2O3，摩爾比 A:B:Al=I :1:11,硝酸鹽加水溶解成溶液；將活性Al2O3加蒸餾水、IM硝酸處理成Al2O3膠體溶液；制得的兩種溶液在室溫混合，空氣中干燥，再焙燒；(2)按涂層重量組成含量為活性Al2O320% 80%，六鋁酸鹽ABAl11O19 20 80%稱取原料，加蒸餾水球磨混合均勻，調(diào)成稀漿，加入的蒸餾水與固體總重量之比為1(Γ50:1，將蜂窩陶瓷體在稀漿中浸漬，用壓縮空氣吹凈蜂窩體孔中的殘留漿液，空氣中干燥后在空氣中焙燒；(3)將PdCl2用36.5%濃鹽酸加熱溶解再稀釋成&PdCl4溶液，浸漬具有涂層的蜂窩陶瓷載體，然后在空氣中干燥，焙燒制得催化劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的煤礦乏風(fēng)低濃度甲烷燃燒整體催化劑的制備方法，其特征在于步驟(1)中Al2O3膠體溶液和硝酸鹽溶液的混合時間為0. 5飛小時，空氣中干燥時，干燥溫度在110°C 120°C，干燥時間為3 15小時，焙燒溫度為1200°C，焙燒時間為2、小時。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的煤礦乏風(fēng)低濃度甲烷燃燒整體催化劑的制備方法，其特征在于步驟(2)中球磨時間為3飛小時，蜂窩陶瓷體在稀漿中浸漬時間為4(Γ120分鐘；空氣中干燥時空氣溫度為10(Γ120 ，時間為3 20小時；焙燒溫度為在45(T650°C，時間為2 7小時。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的煤礦乏風(fēng)低濃度甲烷燃燒整體催化劑的制備方法，其特征在于步驟(3)中所述的浸漬時間為2(Γ180分鐘，空氣中干燥時空氣溫度為10(T125°C，時間為3 25小時；焙燒溫度為40(T600°C，時間為？Tl小時。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的煤礦乏風(fēng)低濃度甲烷燃燒整體催化劑的制備方法，其特征在于步驟(3)中所述的H2PdCl4溶液含Pd 0. 00Ig 0. 05g/mL。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種煤礦乏風(fēng)低濃度甲烷燃燒整體催化劑及其制備方法。催化劑由具有涂層的蜂窩陶瓷載體和擔(dān)載其上的貴金屬活性組分Pd組成，其中蜂窩陶瓷涂層按重量百分比為活性Al2O3占20~80%，六鋁酸鹽ABAl11O19占20~80%，活性Pd組分由為H2PdCl4的水溶液浸漬擔(dān)載于蜂窩陶瓷載體涂層表面，擔(dān)載量為催化劑重量的0.3~1%。將本發(fā)明催化劑裝入自制實驗室催化逆流反應(yīng)器內(nèi)，以含1%甲烷模擬VAM氣體的催化燃燒反應(yīng)進(jìn)行考察，在1000小時運(yùn)轉(zhuǎn)期內(nèi)，甲烷轉(zhuǎn)化率達(dá)99%以上。
文檔編號B01D53/86GK102500393SQ20111032063
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月20日
發(fā)明者馮濤, 李石林, 王鵬飛, 郝小禮, 陳麗娟, 馬平原 申請人:湖南科技大學(xué)