[发明专利]一种负载型催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种负载型催化剂及其制备方法和应用，所述催化剂包括活性组分氧化钯、过渡金属添加剂和载体；其中，所述活性组分氧化钯和过渡金属添加剂负载在所述载体表面，所述过渡金属添加剂包括氧化镍、氧化钴或氧化锰中的任意一种或至少两种的组合；以所述催化剂的质量为100％计，所述过渡金属添加剂的质量含量为2～20％，所述活性组分氧化钯的质量含量为0.5～2％，本发明通过在钯催化剂中添加氧化镍、氧化钴或氧化锰有效提高了催化剂的催化活性，同时能明显降低贵金属的含量。

技术领域

本发明属于催化剂领域，涉及一种负载型催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

甲烷(CH₄)是一种温室气体，全球变暖潜势是CO₂的20倍之多。由于天然气的主要成分是甲烷，天然气车排放的甲烷高于传统的燃油车排放。此外，天然气车尾气中还存在一定量的CO、NO和NO₂等污染气体。因此，有效控制天然气车尾气的排放(尤其是CH₄的排放)不容小视。

CH₄分子中C-H键能高，其被氧化难度远大于非甲烷碳氢(NMHC)。在相同发动机工况下，为了实现CH₄的完全转化，贵金属的负载量需要比传统三效催化剂提高三倍以上，导致催化剂的成本大大增加。此外，CH₄与NO_x耦合反应的难度也要高于NMHC与NO_x耦合反应，导致相同条件下天然气车排放的NO_x转化率低于汽油车。以此同时，贵金属的价格却在逐年上升。

CN102489326A公开了一种高性能天然气尾气净化催化剂及其制备方法，其取铈锆固溶体溶于去离子水中，加入活性金属前躯体后干燥煅烧，与拟薄水铝石研磨，加去离子水和硝酸调节pH，即制得一层涂覆浆料；将陶瓷载体浸渍于一层涂覆浆料后干燥；取金属硝化物溶于去离子水中，加入分子筛改性，干燥后煅烧，得到改性的分子筛；在改性分子筛中加入去离子水、金属盐溶液和酸，烘烤后煅烧，与拟薄水铝石研磨后加入去离子水，得到二层涂覆浆料，最后将浸渍过一层涂覆浆料的物料浸渍于二层涂覆浆料中，干燥煅烧后得到产品。其制备方法繁琐且使用的贵金属量大，制作成本较高。

CN101549301A公开了一种高性能天然气车尾气净化催化剂及其制备方法，其所述催化剂对CO、HC和NO_x有较高的催化转化性能，特别是能在低温下有效的转化甲烷。包括第一载体、负载在第一载体上的第二载体和活性组分，第二载体包括：由金属氧化物改性的分子筛和铈锆固溶体；活性组分包括贵金属铂、钯、铑中的两种或三种。所述的第一载体为堇青石陶瓷蜂窝载体，所述的第二载体负载了贵金属铂、钯、铑中的一种或一种以上的铈锆固溶体负载作为第一层负载在堇青石陶瓷蜂窝载体，负载了贵金属铂、钯、铑中的一种或一种以上的金属氧化物改性的分子筛作为第二层负载在第一层之上，其同样使用了大量的贵金属，造价成本较高，不适合工业化生产。

因此，在满足性能要求的前提下，亟需开发一种低贵金属含量的天然气车用催化剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种负载型催化剂及其制备方法和应用，所述催化剂包括活性组分氧化钯、过渡金属添加剂和载体；其中，所述活性组分氧化钯和过渡金属添加剂负载在所述载体表面，所述过渡金属添加剂包括氧化镍、氧化钴或氧化锰中的任意一种或至少两种的组合；以所述催化剂的质量为100％计，所述过渡金属添加剂的质量含量为2～20％，所述活性组分氧化钯的质量含量为0.5～2％，本发明通过在钯催化剂中添加氧化镍、氧化钴或氧化锰有效提高了催化剂的催化活性，同时能明显降低贵金属的含量。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：