[发明专利]一种耐水耐高温甲烷氧化催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种耐水耐高温甲烷氧化催化剂及其制备方法。催化剂由0.5‑5wt％PdO、1‑10wt％BaCO₃、85‑98.5wt％Al₂O₃组成，其中Al₂O₃与BaCO₃的摩尔比为16.5～190.7；BaCO₃/Al₂O₃与PdO的摩尔比为7.8～81.4；BaCO₃与PdO摩尔比为1.25。制备方法包括：(1)将Ba前驱体浸渍于Al₂O₃材料上，经空气焙烧后形成BaCO₃/Al₂O₃载体；(2)将Pd前驱体浸渍于(1)制得的载体上，经过空气干燥和焙烧后制得一种PdO/BaCO₃/Al₂O₃耐水耐高温甲烷氧化催化剂。本发明制备的甲烷氧化催化剂在含水气氛和高温环境中表现出优异的甲烷催化活性和稳定性，该催化剂不仅适用于天然气汽车、汽油车的尾气后处理，还可用于以天然气、煤气、石油液化气为燃料的燃烧器的尾气净化。

技术领域

本发明属于催化材料制备技术领域，具体涉及一种耐水耐高温甲烷氧化催化剂及其制备方法。

背景技术

面对日益严峻的大气污染问题和能源结构调整的迫切需求，选择环保、低碳的可再生燃料已经成为必然趋势。天然气作为连结传统化石能源与可再生能源的唯一桥梁，由于储量丰富、技术成熟、价格低廉，成了最具潜力的替代能源。

天然气的主要成分是甲烷。在以天然气为燃料的天然气资源利用过程中无可避免地会排放一定浓度的甲烷残留气体。甲烷作为第二大温室气体，其单位体积的增温潜势是二氧化碳的21倍，在大气中的停留时间一般为10年。因此甲烷对大气的温室效应比二氧化碳更加严重，需要进行严格控制。消除天然气资源利用过程中甲烷残留气体的一种有效方法是借助催化氧化技术将甲烷氧化成二氧化碳和水。

甲烷具有高度对称的正四面体结构，其C-H键键能高达439kJ/mol，在反应过程通常很难被活化，所以甲烷催化氧化技术一直是环境催化领域的研究热点。能用于甲烷氧化的催化剂主要有贵金属催化剂(主要有负载型Pt、Pd、Au催化剂)和金属氧化物催化剂(主要有过渡金属氧化物、钙钛矿型氧化物、尖晶石型氧化物、烧绿石型氧化物、六铝酸盐催化剂)两大类。金属氧化物催化剂与贵金属催化剂相比在价格上具有一定的优势，但其活性和稳定性与贵金属催化剂还有一定的差距，目前只能用于甲烷的高温氧化反应。贵金属催化剂是活性最高的甲烷氧化材料，具有很高的低温催化氧化活性和良好的抗中毒性能。而在贵金属催化剂中，以PdO/Al₂O₃催化剂在甲烷残留气体处理中的应用最为广泛，且最具应用价值。