[发明专利]一种催化燃烧用复合催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高活性催化燃烧用催化剂及其制备方法，具体地涉及一种由贵金属作为核且氧化铝作为壳的核壳结构的复合催化剂及其制备方法。

背景技术

催化燃烧是采用适当的催化剂，使用有害气体中的可燃物质在较低的温度下分解、氧化的燃烧方法，代表着当今最先进的燃烧技术。可燃物在催化剂作用下燃烧。与直接燃烧相比，催化燃烧温度较低，燃烧比较完全。催化燃烧所用的催化剂为具有大比表面的贵金属和金属氧化物多组分物质。

目前，催化燃烧技术已成功应用在工业和生活的各个领域。包括食品加工、化工、能源、交通、环保、防火防爆等各个领域，以运用燃烧技术及加热工艺行业最为普遍。比较常见的有红外线燃气灶、燃气取暖器、汽车尾气三元催化器、有机废气回收处理等。

催化燃烧法的关键因素是催化剂的选择。目前已有多种可供选择的催化剂：按其活性分，有钯、铂、稀土和过渡金属氧化物催化剂；按其形状分，有无定形颗粒状、球形颗粒状、整体蜂窝状、网状、丝蓬状和透气板状等多种形式的催化剂。催化剂的载体一般以氧化铝和陶瓷为多，此外还有天然沸石、镍铬丝和不锈钢丝等。其中贵金属催化剂表现出的催化燃烧能力尤其卓越。

现有技术方法制备的催化燃烧催化剂存在使用寿命较短及抗中毒能力较弱的两个关键问题。其主要是由于贵金属催化剂负载方法一般是浸渍原位还原或吸附等方法，贵金属负载在载体上使用时间长了易脱落。因此，找到具备高催化活性、高效的催化剂制备方法，是目前催化燃烧技术的关键，如何保证催化剂的稳定性和催化活性并降低投入成本，是这项技术推广应用的重中之重。寻找一种催化剂和载体最为紧密的复合方法是非常有实际应用价值的。

中国专利201110001959.3发明了一种负载型还原态贵金属催化剂及其制备方法和应用，其活性成分为还原态贵金属铂、钯、金和银中的一种或几种，其含量占催化剂总重量的0.01-10％，所述的负载型还原态贵金属催化剂采用低温液相还原法制备获得。还公开了上述负载型还原态贵金属催化剂的制备方法及其应用，该负载型还原态贵金属催化剂对空气中甲醛的去除效率高，能够广泛应用于工业过程和室内空气中甲醛的净化。该专利的技术方案是载体浸渍在含可溶性贵金属的前躯体溶液中搅拌制得浮液，通过调节pH值，加入液态还原剂进行低温液相还原，后经过分离和热处理制得该催化剂。

中国专利201010023117.3公开了一种甲醇低温燃烧用Pt/TiO₂复合催化剂的制备方法。该方法在制备过程中不涉及高沸点的有机形貌控制，没有氯离子参与反应，不用氢气作为还原剂的制备方法。制备生成的铂纳米粒子具有均一、单分散的特点。制备的Pt/TiO₂复合催化剂在室温条件即可催化燃烧甲醇气体，对甲醇低温催化燃烧的催化活性很高。本合成方法中的TiO₂不仅降低了Pt在催化剂中的用量，同时提高了催化剂的催化性能，并提高了催化剂的稳定性。合成过程使用的设备简单，制备效率高，可用于较大量的制备Pt/TiO₂复合催化剂。但是，中国专利201010023117.3技术方案是分别单独制备出Pt纳米粒子和TiO₂粉末，通过混合研磨、烧结后，得到Pt/TiO₂复合催化剂。这种单纯的混合研磨式的负载方法，一方面负载不均匀，极有可能在研磨过程中形成团聚；另一方面，Pt纳米粒子与TiO₂颗粒的结合也不紧密，在使用过程中Pt纳米粒子也容易脱落。并且也不适用于大面积和大量的催化剂的制备。

由此可见，中国专利201010023117.3和中国专利201010023117.3分别公开的这两个方案是通过常规的浸渍还原法或是吸附法将贵金属催化剂负载在载体上，贵金属催化剂与载体的结合不紧密，极易在使用过程中脱落，造成催化剂的失活。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种能够使贵金属催化剂与载体紧密结合的催化燃烧用复合催化剂，即，由催化剂活性氧化铝包裹着贵金属纳米颗粒的复合催化剂。本发明的另一个目的是提供一种制备这种由催化剂活性氧化铝包裹着贵金属纳米颗粒的复合催化剂的方法。

为此，本发明提供如下方面的发明：

<1>.一种催化燃烧用复合催化剂，所述复合催化剂包括作为核的贵金属以及作为壳包裹着贵金属或生长在贵金属上的氧化铝，并且所述贵金属与氧化铝的摩尔比为1∶(10-50)。

<2>.根据<1>所述的催化燃烧用复合催化剂，其中所述贵金属为钯、铂或金。