[发明专利]贵金属催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种贵金属催化剂及其制备方法和应用。本发明的贵金属催化剂由式N/A_1‑xB_1‑yO_3‑z表示，其中N为Pt、Pd、Au、Ru中的一种或多种，A为La、Sm、Sr、Ce、Gd、Nd、Pr中的一种或多种，B为Ti、Fe中的一种或两种，0≤x≤0.5，0≤y≤0.2，0≤z≤0.5，其中，x和z不同时为0，贵金属N的量相对于贵金属催化剂N/A_1‑xB_1‑yO_3‑Z的质量为0.1～5质量％。本发明通过特定方法将少量贵金属与热稳定性优异的钙钛矿材料组合，获得了贵金属的量减少但利用率高且具有优异抗烧结性能的贵金属催化剂。通过本发明的方法制备的贵金属/钙钛矿催化剂，可以实现钢铁烧结等行业烟气中的一氧化碳(CO)气体高效净化。

技术领域

本发明属于催化剂制备技术和大气污染控制技术领域。具体地，本发明涉及一种应用于高效净化一氧化碳(CO)的贵金属催化剂原位制备方法及其应用，目标控制污染物主要来源于钢铁烧结等行业的烟气。

背景技术

工业废气是大气污染的重要污染源，钢铁烧结烟气具有排放量大，污染物成分复杂的特点，烟气的排放对我国空气质量环境造成严重危害，是工业领域大气污染防治的重点和难点。如钢铁行业，2012年发布的《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》(GB28662-2012)中，烧结机设备生产的主要污染物分别执行颗粒物50mg/m³、二氧化硫(SO₂)200mg/m³、氮氧化物(NO_x)300mg/m³，一氧化碳(CO)5000mg/m³的限制标准。其中，CO作为一种广泛存在于钢铁烧结的有毒有害气体。随着国家环保政策不断升级，特别是2019年颁布的《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》中，明确了SO₂和NO_x的超低排放。作为有毒气体的CO气体，虽然没有明确要求，但是随着钢铁烧结行业治理的不断深入，CO气体的超低排放也将成为主要的目标控制物。

针对钢铁烧结烟气中CO有毒气体的控制，依据钢铁烧结烟气出口温度为110-160℃，如何在上述温度范围内将其完全净化是行业难点。CO催化氧化技术是一种有效的低温净化路径，其技术基本原理是烧结中的CO与空气中的O₂在较低温度下发生反应生成CO₂，其技术核心是开发高效稳定的CO氧化催化剂。

目前，CO氧化催化剂主要分为贵金属催化剂和过渡金属氧化物催化剂。贵金属催化剂通常与过渡金属相比具有较高的催化活性，但成本高、热稳定性低。

专利文献1中公开一种贵金属-稀土钙钛矿型整体式三效催化剂及其制备方法，其催化剂是通过低温氧化铝在蜂窝陶瓷上负载稀土钙钛矿La_1-xA_xCo_1-yB_yO₃和贵金属形成催化剂G-La_1-xA_xCo_1-yB_yO₃，其中G为贵金属中的一种，A为Ce、Pr、Nd、Y、Sr中的一种，B为Cu、Mn、Ni、Cr中的一种，x,y为摩尔值且0.1≤x≤0.9，0.1≤y≤0.9。专利文献1中是通过将含有稀土钙钛矿和贵金属的涂层浆料涂覆于蜂窝陶瓷上制得。

由于催化反应通常在表面进行，通过将稀土钙钛矿和贵金属的混合浆料涂覆于载体上时，无法使贵金属尽可能地暴露，因此不能说专利文献1中的贵金属的利用率高。

另外，在专利文献1的实施例中，其催化剂对CO的催化活性，T₉₀最低为187℃。而钢铁烧结出口温度窗口为110-160℃，因此专利文献1的催化剂无法在110-160℃的较低温度下净化钢铁烧结出口烟气中的CO。