[发明专利]一种煤层气脱氧铈基复合氧化物催化剂的制备方法及应用

权利要求书

1.一种用于煤层气脱氧的铈基复合氧化物催化剂，其特征在于：该催化剂为Ce和金属M组成的复合氧化物；

所述M为Zr、Cu、Fe、Mn、Co、Ni、Zn、Sn中的一种或几种；

所述的复合氧化物中Ce与金属M的摩尔比为1:0.1～1.0；

所述的复合氧化物中M由两种以上的金属组成时，其摩尔比相同。

2.按照权利要求1所述铈基复合氧化物催化剂，其特征在于：所述催化剂为整体结构催化剂时，催化剂由载体和涂层组成；载体选自堇青石蜂窝陶瓷，涂层为Ce和M组成的复合氧化物；涂层的负载量为载体总重量的8wt％～50wt％；

所述M为Zr、Cu、Fe、Mn、Co、Ni、Zn、Sn中的一种或几种。

3.按照权利要求1所述铈基复合氧化物催化剂，其特征在于：所述催化剂为颗粒状催化剂时，Ce和M组成的复合氧化物既是催化剂又是载体；

所述M为Zr、Cu、Fe、Mn、Co、Ni、Zn、Sn中的一种或几种。

4.权利要求1所述铈基复合氧化物催化剂的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：

（1）按照一定摩尔比配制Ce和M混合液；

所述M为Zr、Cu、Fe、Mn、Co、Ni、Zn、Sn中的一种或几种；

（2）向步骤（1）得到的混合溶液中滴加碱液，生成Ce和M组成的沉淀混合物，至沉淀完全；

（3）将步骤（2）得到的沉淀混合物在空气气氛中80～120℃干燥12～48h，于400～800℃焙烧1～4h，得到催化剂。

5.按照权利要求4所述铈基复合氧化物催化剂的制备方法，其特征在于：所述的碱液为NaOH溶液、氨水、Na₂CO₃溶液，NaHCO₃溶液中的一种。

6.权利要求2所述铈基复合氧化物催化剂的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：

(1)涂覆涂层的复合金属氧化物浆液制备：称取一定量的Ce和M，加入硝酸作为球磨酸，用行星式球磨机球磨2～24h，得到作为蜂窝陶瓷载体涂层的涂覆液；

(2)整体催化剂载体涂层：将蜂窝陶瓷载体在上述涂覆液中浸渍1min～1h后取出，再用压缩空气将蜂窝陶瓷孔道中多余的浆料吹扫掉，然后经微波50～150℃干燥1～10min，400～800℃焙烧1～4h，即制得涂层牢固的整体结构催化剂，可反复浸渍几次使得涂层的负载量达到所需要求。

7.权利要求3所述铈基复合氧化物催化剂的制备方法，其特征在于：将制备得到的Ce和M组成的复合氧化物挤条或压片或滚球成型，粉碎过筛后得到20～30目的颗粒状催化剂。

8.权利要求1所述铈基复合氧化物催化剂的应用，其特征在于：该催化剂用于以催化脱氧或煤矿瓦斯气利用为目的的甲烷催化燃烧过程或其他碳氢化合物以及VOC气体的催化脱除过程。

9.按照权利要求8所述铈基复合氧化物催化剂的应用，其特征在于：所述的催化剂应用于煤层气脱氧过程，煤层气中甲烷含量为30%～50%，氧气含量为10%以下，反应空速为2000～80000h^-1，催化剂能够在600℃之下实现氧气的完全转化。

10.按照权利要求9所述铈基复合氧化物催化剂的应用，其特征在于：该催化剂在使用前可以通过10%H₂-N₂混合气流中经200-500℃预处理1-4h，或用2%水合肼溶液还原24h来提高其催化活性。