[发明专利]一种钙钛矿型蜂窝整体式甲烷催化燃烧催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种钙钛矿型蜂窝整体式甲烷催化燃烧催化剂及其制备方法，所述催化剂包括活性组分和惰性蜂窝载体，其活性组分通式为A_1‑xA'_xB_1‑yB'_yO_3‑δ，式中A为稀土金属元素，A'为碱土金属元素，B和B'为过渡金属元素，0≤x≤0.9，0≤y≤0.9，δ为正实数，其载体为堇青石基蜂窝载体、莫来石基蜂窝载体或氧化铝基蜂窝载体；一方面，上述催化剂无需金属氧化物涂层且热稳定性好、活性组分在载体上的负载量较高；另一方面，本发明的制备方法不仅减少了金属氧化物涂层的制备过程等环节，而且在活性组分溶液的配制中也无需添加有机酸，大幅简化了制备流程，有利于本发明催化剂的工业化应用。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种钙钛矿型蜂窝整体式甲烷催化燃烧催化剂及其制备方法。

背景技术

甲烷是一种具有正四面体分子结构的稳定烃类(C-H键键能413kJ/mol)，矿井乏风(VAM)存在大量的低浓度甲烷，传统燃烧无法进行，且回收难度大。在石油和煤矿开采的过程中，会存在大量油田伴生气和煤层气，由于受到技术手段的制约，加之在油田及煤矿开采过程中伴生气相对难以控制，很大一部分含低浓度甲烷的油田(或煤层气)伴生气被排空，除此之外，工业驰放气也总会有大量含甲烷的气体排放出来。若将油田伴生气(或煤层气)和工业驰放气中的甲烷气体直接排放到空气中则会造成严重的温室效应(甲烷的温室效应是CO₂的25倍以上)，因此需要将其通过燃烧转化成温室效应低的CO₂和H₂O。然而，一方面甲烷常规燃烧的可燃浓度约为28％以上，油田伴生气或工业驰放气等含有甲烷的气体中，甲烷浓度较低，不能实现常规燃烧；另一方面甲烷常规燃烧温度高达1600℃，采用传统的燃烧方式会产生较多的NOx、CO、HC等污染物，并且能源利用率低。因此，为了实现低浓度、低污染与高效的燃烧甲烷，需借助催化燃烧的方法，催化燃烧可以在保证燃烧效率的情况下，降低燃烧温度，减少环境污染，催化燃烧的关键在于寻找一种高温稳定性好、催化活性高的催化剂。