[发明专利]一种含铬轻烃燃烧催化剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，涉及到一种含铬轻烃燃烧催化剂及制备方法。

背景技术

随着人类社会的发展和世界各国工业化进程的加快，地球上化石燃料资源的不断减少，环境污染日益加重，能源和环保问题已受到各国政府的高度重视。石化燃料的燃烧一直是世界能源工业的支柱，但传统的火焰燃烧方式燃烧效率低下、尾气中污染物含量高。轻烃催化燃烧被视为一条高效、低排放的燃烧路线，成为各国科研与工程技术人员关注的重要课题。

在轻烃的低碳烷烃中，以甲烷碳链最短，碳氢键最强，所以甲烷的燃烧温度决定了低碳烷烃整体的燃烧温度。催化燃烧催化剂分为以下几种：

贵金属催化剂一般采用Al₂O₃、ZrO₂和SnO₂作为载体，添加稀土元素(La、Ce等)以提高催化剂的活性和稳定性，这一催化剂体系的主要缺点在于成本高、耐热性、抗烧结能力差。Stefania等于2009年在Journal of catalysis上报道Pd负载于Ce-Zr复合氧化物催化剂，在350℃起燃，410℃完全燃烧。

钙钛矿催化剂通式为ABO₃，A为较大的阳离子为十二面体结构，多采用稀土元素，而较小的B为阳离子为六配位，多采用过渡金属元素。La被作为最常用的A位元素，B位取代对其反应活性影响更明显。对于取代元素和取代量都有较多的研究报道，普遍认为B位元素对催化剂的氧化还原性能影响显著，致使其反应性能差别突出。L Fabbrini等利用火焰水解法(Flame hydrolysis，FH)制备La_0.9Ce_0.1CoO_3+δ粉末，并将Al₂O₃与La₂O₃作为第二载体分别涂覆到堇青石基体上，样品表现出良好的催化活性，440℃时甲烷转化率可达到50％。

六铝酸盐催化剂通式为AAl₁₂O₁₉(或AO·6Al₂O₃)，其中A位通常为碱金属或碱土金属，从热稳定性、低挥发性、机械强度及抗热震性能几方面考虑是最理想的甲烷高温燃烧催化剂体系，这种材料的活性较贵金属和钙铁矿材料低。MoonHee Han等在Catal.Today报道用γ-Al₂O₃粉末上浸渍La、Mn制备六铝酸盐，直接挤出成型制备整体型催化剂。实验表明：整体型催化剂比相应的粉末活性高，调节晶格中La，Mn的比例能改善催化剂热稳定性。除了以上介绍的常见氧化物外，还有如烧绿石、水滑石等结构的氧化物对全氧化也有较好的反应活性。

中国专利CN 101293201 B所涉及的甲烷燃烧催化剂，采用溶胶凝胶法制备出钙钛矿LaMn0.8O3和烧绿石La2Sn2O7共存的复合氧化物催化剂，具有较好的热稳定性和反应活性，合成方法简单而成本较低廉，但是比表面积小而影响反应活性不能提高；中国专利CN 1326607 C所涉及的甲烷燃烧催化剂，采用共沉淀法，水热合成法和溶胶凝胶法制备过渡金属取代六铝酸盐催化剂，活性组分可以为铁、钴、镍、铜等取代六铝酸盐，该催化剂在高温下较稳定，且有较高的比表面积，但催化活性相对较低。与上两种催化剂相比较，我们合成的催化剂具有更大的催化剂比表面积，更高的反应活性，更低的起燃温度和更简便的合成方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种含铬轻烃燃烧催化剂及制备方法。通过用浸渍法和等体积浸渍法，制备一种含铬负载型催化剂，提高催化剂的性能，解决的技术问题是在较低温度下实现轻烃的起燃和完全燃烧。

本发明的技术方案是：

本发明所述的含铬轻烃燃烧催化剂包括下述质量分数的组分：