[发明专利]一种高活性双金属负载燃烧催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高活性双金属负载燃烧催化剂及其制备方法，该催化剂包括具有核壳结构的活性组分和载体两部分，所述的活性组分由Pd、Pt、Rh等贵金属中的一种或几种的组合构成的壳层以及Fe、Co、Ni、Cu等过渡金属中的一种或几种的组合为内核，载体为一定比例的铈锆固溶体、氧化钛、氧化铝等。该催化剂的制备方法，将过渡金属的盐溶液浸渍在载体上，经干燥、焙烧后即得所述催化剂前体。前体经还原后加入贵金属的盐溶液中，经过滤、洗涤、干燥、焙烧即得所需催化剂。本发明制得的催化剂适用于CH₄、CO以及各种挥发性有机物(VOCs)的催化燃烧过程，与非核壳结构的活性组分相比具有较高的活性，而且具有很好的稳定性，可以很大程度上减少贵金属的用量。

技术领域

本发明属CH₄、CO以及各种挥发性有机物(VOCs)的脱除领域，具体涉及含贵金属和过渡金属的双金属催化剂及其制备领域。

背景技术

近年来，我国城市和农村地区的地表臭氧浓度以及有机气溶胶的浓度显著上升，对空气质量和人类的健康产生严重的影响。国内外研究已经确认，有机废气是这些光化学氧化剂和有机气溶胶最主要的前驱物。有机废气作为一项危害人类健康以及自然环境的污染源越来越受到人们的重视，因此有机废气的去除已成为必要。催化燃烧处理废气浓度宽，无二次污染，是国内外净化有机废气的最有效方法；且随着环保标准的提高，催化燃烧在有机废气净化领域的应用将进一步加强。

燃烧催化剂中应用较多的是Pd、Pt等贵金属催化剂，但是贵金属资源有限且价格昂贵，使用单一的贵金属还容易发生高温团聚的现象。引入第二种活性组分制备双金属催化剂是解决这一问题的一种有效途径，制备高活性和稳定性的双金属催化剂是实现催化剂工业化应用的关键。

专利CN201710282130公开了一种用于油脂氢化的Ni-Pt双金属催化剂的制备方法，该方法只是将不同铂镍摩尔比的浸渍液通过浸渍的方法负载于SBA-15载体上，与单独的贵金属催化剂相比，该双金属催化剂可以显著减少贵金属的用量，从而降低了催化剂的经济成本。专利CN201110049941将钴的前驱体盐、贵金属将钴的前驱体盐以及高分子化合物同时加入到含水的有机溶剂中制成胶体溶液，再与酸性氧化物载体搅拌得到负载型双金属催化剂，此种催化剂在费托合成反应中具有良好的异构烃选择性。

安徽工业大学冒爱琴等通过阳极弧放电等离子体的方法制备出一系列具有核壳结构的纳米粉体(CN 201510634086、CN 201510634090、CN 201510634100)。具体做法是将不同比例的金属铁粉或铜粉或镍粉和银粉压制成块体，作为等离子电弧炉的阳极材料，阴极材料为钨金属或石墨，引用氩气和氢气作为工作气体，在一定的电流下，阳极和阴极之间起弧，持续一段时间后进行钝化，即得具有核壳结构的银包铁或银包铜或银包镍纳米粉体。此方法虽然具有流程短和易于控制的优点，但是制备过程需要真空条件，对设备的要求较高。

发明内容

本发明旨在提供一种兼具高活性和高温稳定性的燃烧催化剂。本发明制得的催化剂适用于CH₄、CO以及各种挥发性有机物(VOCs)的催化燃烧过程，能够在很大程度上降低贵金属的用量，而且具有很好的稳定性。

本发明一种高活性双金属负载燃烧催化剂，其包括具有核壳结构的活性组分和载体两部分，其中所述的核壳结构的活性组分，壳层为Pd、Pt、Rh等贵金属中的一种或几种组合而成；内核为Fe、Co、Ni、Cu等过渡金属中的一种或几种的组合而成，载体为一定比例的铈锆固溶体、氧化钛、氧化铝等。壳层重量含量为0.1～10wt％，优选0.3～2wt％；内核和壳层重量比为0.05～10,优选0.5～5。

本发明一种高活性双金属负载燃烧催化剂的制备方法，步骤如下：

(1)按所述的内核过渡金属的含量和配比制得总过渡金属离子浓度为1M的水溶液；