[发明专利]一种用于粗二氧化碳中烃类深度氧化脱除的催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种用于粗二氧化碳中烃类深度氧化脱除的催化剂及其制备方法，涉及催化技术领域。本发明提供的烃类氧化催化剂包括可还原性氧化物载体和活性组分，所述活性组分为Pd、Pt、Ni、Fe、Rh和Ru中的一种或多种；所述可还原性氧化物载体为+4价Ce、+4价Ti、+4价Zr、+3价Eu和+3价Y中的一种或者多种元素组成的氧化物。本发明利用可还原性氧化物负载活性组分，实现金属活性组分和载体的协同催化作用，金属可以活化碳氢化合物，可还原性载体活化氧气分子，使得该催化剂具有优异的烃类深度氧化脱除的能力，可在较低温度(50～500℃)下将二氧化碳中烃类含量净化至1ppm以下。

技术领域

本发明涉及催化技术领域，尤其涉及一种用于粗二氧化碳中烃类深度氧化脱除的催化剂及其制备方法。

背景技术

在半导体制造领域，电子级(高纯)二氧化碳用于氧化、扩散、化学气相淀积、超临界清洗气体等过程。随着半导体行业的飞速发展，国内对电子级二氧化碳(99.999％)的需求量也持续增加。工业粗二氧化碳中主要含有CH₄、C₂H₆、C₃H₈及少量碳四烃类和氧气、水、硫和磷等杂质。采用催化氧化的方法脱除微量烃类杂质，具有净化深度高，不产生二次杂质的特点，且能够有效降低烃类分离的能耗，是生产电子级二氧化碳的有力手段。烃类杂质中CH₄的稳定性高，是最难被活化及脱除的成分。目前文献报道中常用的是负载型的Pd基贵金属催化剂，载体采用的是较为惰性的Al₂O₃，烃类和氧分子的活化均在金属上进行，导致烃类氧化所需的温度较高(≥350℃)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于粗二氧化碳中烃类深度氧化脱除的催化剂及其制备方法，本发明提供的催化剂可在较低温度下实现二氧化碳中烃类的深度氧化脱除。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种烃类氧化催化剂，包括可还原性氧化物载体和活性组分，所述活性组分为Pd、Pt、Ni、Fe、Rh和Ru中的一种或多种；所述可还原性氧化物载体为+4价Ce、+4价Ti、+4价Zr、+3价Eu和+3价Y中的一种或者多种元素组成的氧化物。

优选的，所述可还原性氧化物载体为CeO₂、TiO₂或者Ce_0.5Zr_0.5O₂。

优选的，所述活性组分为Pd。

优选的，所述烃类催化剂中活性组分的含量为0.1～5wt.％。

本发明提供了上述方案所述烃类氧化催化剂的制备方法，包括以下步骤：

将可还原性氧化物载体、溶剂和活性组分前驱体混合，得到混合料液；所述活性组分前驱体为Pd前驱体、Pt前驱体、Ni前驱体、Fe前驱体、Rh前驱体和Ru前驱体中的一种或多种；

将所述混合料液依次进行干燥和煅烧，得到催化剂前驱体；

将所述催化剂前驱体在还原气氛下进行还原反应，得到所述烃类氧化物催化剂。

优选的，所述煅烧在空气氛围下进行；所述煅烧的温度为400～900℃，保温时间为3～6h。

优选的，提供所述还原气氛的气体包括氢气和/或一氧化碳。

优选的，所述还原反应的温度为100～300℃，时间为0.5～2h。

优选的，所述溶剂包括水、乙醇、甲醇、冰醋酸、正己烷、环己烷和甲苯中的一种或多种。

本发明提供了上述方案所述烃类氧化催化剂或上述方案所述制备方法制备得到的烃类氧化催化剂在氧化脱除粗二氧化碳中烃类物质中的应用；反应温度为50～500℃。