[发明专利]一种整体式火炬燃烧催化剂的制备及应用

说明书

本申请提出一种整体式火炬燃烧催化剂的制备方法，具体包括如下步骤：按计量比称取铈的前驱体盐和其他元素的前驱体盐溶解于去离子水中，加入双氧水将Ce³⁺氧化为Ce⁴⁺，将氧化后的溶液与氨水共沉淀得到载体粉末材料；向贵金属前驱体水溶液中加入载体粉末材料，搅拌一段时间，经干燥、焙烧后制得整体式火炬燃烧催化剂粉末；将催化剂粉末涂覆于堇青石上，经干燥、焙烧后制得整体式火炬燃烧催化剂。本申请提供的整体式火炬燃烧催化剂，通过构筑多相界面，促进活性氧的生成和提高氧流动性，提供燃料燃烧反应所需的活性氧，进而可提高催化剂用于丙烷的催化氧化活性和稳定性，使火炬燃烧过程更为稳定。

技术领域

本申请涉及涉及催化剂技术领域，尤其涉及一种火炬燃烧催化剂的制备方法和应用。

背景技术

为保证火炬燃烧状态的稳定，开发低温起燃催化剂来应对低温、低压、大风等情况是十分重要的。低温起燃催化剂对入口稀薄燃料的起燃温度应该尽量低,而且运行稳定,尤其在燃烧产物H₂O和CO₂作用下,催化活性不会明显下降,即具有高的催化活性和良好的热稳定性及水热稳定性。火炬燃烧的燃料多为丙烷，为保证火炬燃烧的火焰充分而不产生黑烟，保证火炬传递过程中圣火的美观；同时，火炬燃烧过程中遇到风、雨等，可能会出现火苗忽大忽小的情况，需要保证火焰的稳定性；以及火焰显色性差问题有待优化。如何从催化剂组成的调变来改善火焰燃烧性能具有重要意义。

火炬燃烧的一个重要因素是具有足够的氧气。一旦氧含量不足时，燃烧不能顺利进行。文献1(NiO nanosheet array integrated monoliths for low temperaturecatalytic propane oxidation:A study on the promotion effect of Cedoping.Catalysis Today 2021,360:194-203.)报道，储氧能力较好的二氧化铈可促进表面氧活性物种，提供丙烷氧化所需的活性氧，促进丙烷的氧化。这启示催化剂的引入可以使空气中的氧分子进行活化，形成活性氧物种(O^2-、O₂^-和O₂^2-)分布于催化剂表面，促进丙烷与活性氧物种之间的接触、转化，从而分解。改变燃料燃烧的化学反应速度，降低燃料燃烧受温度和压力影响的敏感度，保证火焰的燃烧稳定性，且保持更好的美观性。丙烷燃烧的火焰呈亮黄色，可以引入具有相近焰色反应颜色的金属元素，增强火焰燃烧颜色。

因此，针对火炬燃烧，急需研发一种转化率高、稳定性好的催化剂。

发明内容

本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本申请的目的在于提出本申请公开了一种催化剂用于火炬燃烧，解决在低温、低压、大风等情况下火焰燃烧不稳定，可视性较差和火焰颜色淡等问题。本申请的整体式火炬燃烧催化剂的制备，通过共沉淀法和元素掺杂制备多元铈基复合氧化物，再静电吸附铂离子制备贵金属催化剂，涂覆在堇青石基体上焙烧后得到整体式火炬燃烧催化剂。本申请提供的整体式火炬燃烧催化剂，通过构筑多相界面，促进活性氧的生成和提高氧流动性，提供燃料燃烧反应所需的活性氧，进而可提高催化剂用于丙烷的催化氧化活性和稳定性，使火炬燃烧过程更为稳定。

为达到上述目的，本申请提出的一种整体式火炬燃烧催化剂的制备方法，具体包括如下步骤：

S1:按计量比称取铈的前驱体盐和其他元素的前驱体盐溶解于去离子水中，加入双氧水将Ce³⁺氧化为Ce⁴⁺，将氧化后的溶液与氨水共沉淀得到载体粉末材料；

S2:向贵金属前驱体水溶液中加入载体粉末材料，搅拌一段时间，经干燥、焙烧后制得整体式火炬燃烧催化剂粉末；

S3:将催化剂粉末涂覆于堇青石上，经干燥、焙烧后制得整体式火炬燃烧催化剂。