[其他]非贵金属蜂窝状燃烧催化剂

说明书

本发明涉及一种催化剂，特别是一种非贵金属蜂窝状燃烧催化剂，本发明还涉及一种制造催化剂的方法，特别是一种制造非贵金属蜂窝状燃烧催化剂的方法。

现代工业的发展造成了一氧化碳、烃类及其含氧衍生物对大气日益严重的污染。利用催化燃烧法使这些致污物质氧化成二氧化碳和水，这是消除这类污染并可以回收能源的有效方法。这样，获得性能优良的催化剂便成为实施催化燃烧的关键。优良的燃烧催化剂应具备良好的活性，能承担大空速负荷，有较低的起燃温度以减少治理污染时的能耗，甚至提供富余的能量，有较高的耐热性和机械强度，具有足够长的使用寿命。

到目前为止人们在处理废气和汽车尾气所造成的污染时，往往是采用贵金属催化剂，这些催化剂的活性组份一般是铂、钯等贵金属。已检索的有关专利文献有：美国专利3，914，389;3，956，189;美国专利1，499，051;1，534，047;西德专利2，518，537;日本专利40，878（1976）;140，508（1982）。其中所记载的均是贵金属催化剂，但是贵金属资源稀少，价格昂贵，难以满足现代工业广泛使用的催化燃烧技术的需要。

为了解决上述问题，人们曾试图用非贵金属来代替贵金属，从而制造出以非贵金属为催化活性组份的燃烧催化剂。如美国专利US.3，985，683、US.3，923，690所提供的催化剂，但这类催化剂目前还存在如下的缺点：

（1）催化剂本征活性低，需要在较高的温度下起燃。换句话说，上述美国专利所提供的催化剂只有在高温下才具有催化燃烧的良好效果，在温度较低时，因催化剂的本片活性低，催化燃烧效果很差。如US.3，985，683的催化剂在180℃下，CO的净化率仅为38%，在250℃下，HC的净化率仅为10%左右。对于汽车尾气的催化净化来说，由于汽车在城市中行驶时均处于中低速的工况下，排放出来的尾气一般温度比较低，故该类催化剂不能满足汽车尾气的催化净化的需要。因此，只好使用贵金属催化剂来解决。

（2）不能承受大空速高负荷操作，这亦是该类催化剂本征活性低所带来的又一个缺点，因大空速时汽车尾气快速通过催化剂床层，CO、HC等来不及催化燃烧，造成净化效率的下降。

（3）耐热性能和机械强度差，使用寿命短。这是由于载体材料γ-Al₂O₃层受热引起相变和烧结，造成催化剂的比表面的降低（或者说孔容的减少）和载体机械强度的降低，以及活性组份受热引起晶粒的长大或化合，造成催化剂活性组份失活。

总之，由于美国专利US.3，985，683、US.3，923，690所提供的催化剂存在上述缺点，故至今未见于工业应用。

本发明的目的在于提供一种能满足催化燃烧之要求的以非贵金属为催化活性组份的燃烧催化剂，从而突破了非贵金属不能用于催化燃烧的框框，克服贵金属资源稀少、价格昂贵的问题，进一步满足现代工业对处理废气和汽车尾气之需要。

本发明是这样构成的，它是一种非金属蜂窝状燃烧催化剂，主要由载体和催化活性组份构成，其特征在于以具有高孔容的陶瓷材料为第一载体，以含有稀土金属氧化物的氧化铝为第二载体，以金属氧化物和稀土金属氧化物的混合物构成催化活性组份。

本发明以复合的非贵金属氧化物和稀土金属氧化物为活性组份，代替了通常用的贵金属活性组份，研制成的蜂窝状催化燃烧催化剂，解决了在催化燃烧中非贵金属氧化物的本征活性低于贵金属的问题，其使用温度和以贵金属为催化活性组份的燃烧催化剂相同;解决了非贵金属活性组份难以耐高温的问题，能承担高负荷大空速操作，并具备一定的抗硫和抗焦油烟雾能力，有足够的使用寿命。所得的催化剂具有如下特性：

空速10000～40000

（M³废气/M³催化剂/时）

使用温度℃150-300如一氧化碳150℃，甲苯

260℃

耐热温度℃700

净化率90%～接近100%

抗硫性可耐30PPmSO₂

寿命二年以上