[发明专利]一种低温氢气脱氧用包覆型催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种低温氢气脱氧用包覆型催化剂及其制备方法和应用，其制备方法包括以下步骤：将四丙基氢氧化铵、去离子水、正硅酸乙酯溶液搅拌混合，先后加入氯化钾和偏铝酸钠粉末并搅拌溶液得水热硅铝凝胶；将水热硅铝凝胶中加入活性组分前驱体搅拌，然后加入乙二胺溶液，得包覆型催化剂凝胶；将包覆型催化剂凝胶在水热反应釜中水热反应后，离心分离、洗涤、烘干、预分解、焙烧得低温氢气脱氧用包覆型催化剂。本发明有效解决了现有技术中活性组分原子利用率低和起燃温度高等问题。

技术领域

本发明属于氢气脱氧催化燃烧技术领域，具体涉及一种低温氢气脱氧用包覆型催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

氢气是主要的工业原料，也是最重要的工业气体和特种气体，在石油化工、电子工业、冶金工业、食品加工、浮法玻璃、精细有机合成、航空航天等方面有着广泛的应用。在石化工业中，需加氢通过去硫和氢化裂解来提炼原油。氢的另一个重要的用途是对人造黄油、食用油、洗发精、润滑剂、家庭清洁剂及其它产品中的脂肪氢化。由于氢的高燃料性，航天工业使用液氢作为燃料。

氢气脱氧技术应用于高纯氢的制备工艺中，反应温度在160-400℃，用于该类催化剂的制备方法可分为共沉淀法和浸渍法两类。由于金属在载体表面的负载不均匀性与高温烧结特性，在实际的工况中，高温氢气脱氧将会降低工艺操作的安全性；同时，贵金属负载的分散度较低，导致了催化剂中活性组分金属的原子利用效率较低。

目前常用的贵金属或非贵金属负载的载体为Al₂O₃，这种载体在经过负载后的比表面积约为100～150m²/g，在实际的反应过程中，反应物与催化剂的接触面积也较低；同时，共沉淀法和浸渍法制备的催化剂在长时间运行中产生的活性金属在高温下烧结造成催化剂失活也是该催化剂在工业应用中的难点。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种低温氢气脱氧用包覆型催化剂及其制备方法和应用，通过水热合成沸石分子筛包覆贵金属颗粒，既能增大催化剂比表面积，又能使活性金属高分散于载体孔道中，有效解决了现有技术中原子利用效率低和催化剂起燃温度高造成催化剂失活等问题。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种低温氢气脱氧用包覆型催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)按1TEOS：0～0.021Al₂O₃：0.27～1.5TPAOH：30～50H₂O的组分摩尔比，取1～50g的四丙基氢氧化铵(TPAOH)于300mL烧杯中，加入5～50g正硅酸乙酯(TEOS)、10～150mL去离子水，之后加入10mL 1mol/L KCl溶液，将混合溶液在20～80℃下以600rpm的速度搅拌5～12h。搅拌后的澄清溶液中加入0.1～10g的偏铝酸钠粉末，继续搅拌1～5h，得到混合溶液SoL1；

(2)取0.01g/mL的PdCl₂溶液50～4000μL于20mL烧杯中；取0.01g/mL的H₂PtCI₆溶液50～4000μL加入含PdCl₂溶液的20mL烧杯中；取0.01g/mL的RhCl₃溶液50～4000μL加入含PdCl₂、H₂PtCI₆溶液的20mL烧杯中，加入去离子水10mL，搅拌5～30min得到金属前驱体溶液SoL2；

(3)将金属前驱体溶液SoL2以1mL/min的速率缓慢滴入混合溶液SoL1中，以300rpm/min的搅拌速率搅拌混合，混合均匀后，以0.5mL/min的速率加入金属分散稳定剂乙二胺溶液1.2～5.0mL，搅拌5～20min后，得到混合溶液SoL3；