[发明专利]一种甲醇分解制热催化剂及其制备方法

说明书

本申请涉及硬质涂层领域，具体公开了一种甲醇分解制热催化剂及其制备方法。所述甲醇分解制热催化剂包括支撑载体和外层涂层，所述支撑载体为堇青石蜂窝陶瓷载体，所述外层涂层上均匀分散有贵金属颗粒。本申请选用堇青石蜂窝陶瓷为基础支撑载体，显著改善堇青石陶瓷材料的吸附性能，再在该载体表面包覆外层涂层，改善材料的结构强度，最后，本申请通过负载的贵金属颗粒，能有效对甲醇进行催化分解成二氧化碳和水，通过多孔的结构能使分解后的二氧化碳和水有效脱附，改善甲醇分解用贵金属催化剂的使用寿命，提高催化剂材料的耐久性能。

技术领域

本申请涉及催化剂领域，更具体地说，它涉及一种甲醇分解制热催化剂及其制备方法。

背景技术

近年来，环保要求越来越高，洁净高效的能源需求剧增，对于某些中小型设备的加热需求而言，天然气资源由于大量依赖进口，价格较高且不易得，电加热设备初始投资不大但能耗相对较高，所以需要一种比较价廉物美的清洁能源进行使用。甲醇作为一种绿色可再生资源，被认为是传统燃料的合适替代品，它可以从天然气、煤炭和不同的可再生资源中获得。甲醇的应用十分广泛：它可以分解制备氢气和一氧化碳，进而用作汽车和气体涡轮机的燃料；产生的氢气可以直接用于燃料电池；甲醇通过催化分解制热的方案能用于甲醇燃料电池中。

目前用于甲醇分解的传统催化剂主要有沸石分子筛及贵金属催化剂。其中沸石催化剂主要有ZSM-5和SAPO-34，然而，沸石催化剂的性质及商业应用受其结构、晶体形态（包括大小、酸性和密度等）的影响，导致其使用性能不佳，所以常采用铂基催化剂进行催化处理。

但是，现在的技术多采用铂/钯双组分作为活性成分进行催化甲醇分解的方案中，由于使用的催化剂中采用的原料钯金，在实际使用过程中，催化剂耐久性能不佳，在设备的长时间开停过程中，容易造成该类催化剂的失活，降低了该类催化剂的使用寿命，从而使催化剂材料失去使用价值。

发明内容

为了改善甲醇分解用贵金属催化剂的使用寿命，提高催化剂材料的耐久性能，第一方面，本申请提供一种甲醇分解制热催化剂，所述甲醇分解制热催化剂包括支撑载体和外层涂层，所述支撑载体为堇青石蜂窝陶瓷载体，所述外层涂层上均匀分散有贵金属颗粒。

通过采用上述技术方案，由于本申请通过选用堇青石蜂窝陶瓷为基础支撑载体进行制备，由于该堇青石蜂窝陶瓷材料为多孔结构，通过该多孔结构的构型，能显著改善堇青石陶瓷材料的吸附性能，同时本申请通过在该载体表面包覆外层涂层，显著改善材料的结构强度，通过涂层支撑作用，提高材料的机械性能，最后，本申请通过负载的贵金属颗粒，能有效对甲醇进行催化分解成二氧化碳和水，通过多孔的结构能使分解后的二氧化碳和水有效脱附，改善甲醇分解用贵金属催化剂的使用寿命，提高催化剂材料的耐久性能。

进一步地，所述外层涂层包括：12～25份水；3～6份盐助剂颗粒；1～3份硝酸锆溶液；5～10份氧化铝溶胶；所述盐助剂颗粒为Cu/ZrO₂、Fe/ZrO₂和Ni/ZrO₂中的一种或多种的混合物。

通过采用上述技术方案，由于本申请在外层涂层中添加盐助剂颗粒，由于本申请采用的盐助剂颗粒为金属和非金属材料的复合材料，在实际催化分解过程中，能有效提高催化剂的吸附能力及高温下的稳定性，从而改善甲醇分解用贵金属催化剂的使用寿命，提高催化剂材料的耐久性能。

进一步地，所述外层涂层还包括与所述硝酸锆溶液等质量的硝酸铈溶液。

通过采用上述技术方案，由于本申请在外层涂层制备过程中添加硝酸铈溶液，即在外层涂层中添加了稀土元素，通过硝酸铈和硝酸锆在铝溶胶中混合过程中，形成铈锆络合物，该络合物在后续的煅烧过程中形成介孔的铈锆复合氧化物材料，该介孔结构的铈锆氧化物材料能使气态甲醇分子被吸附于涂层中氧化物多孔结构中，增强特征目标物在不同温度下的吸附能力，从而提高表面涂层催化剂的催化效率，从而达到良好的催化分解的效果。