CN103191733A - 一种低浓度甲烷燃烧催化剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种低浓度甲烷燃烧催化剂及其制备方法，该催化剂以Al₂O₃作为载体，以贵金属Pd作为主要催化活性组分，以贵金属Pt、Rh、Ru、Ir中的一种或几种以及金属氧化物CeO₂，ZrO₂，La₂O₃，TiO₂中的一种或几种作为催化助剂。上述催化剂可以以颗粒催化剂的形式应用，也可以将氧化铝和全部催化活性组分以及助剂担载在蜂窝陶瓷上制成整体催化剂。本发明的催化剂具有活性高、水热稳定性高、长寿命等优点；本催化剂可应用于煤矿瓦斯(矿井乏风)中低浓甲烷的高效利用，也可用于其他VOC气体高效脱除利用过程，实现能源的充分利用、节能与环保的目的。

Description

一种低浓度甲烷燃烧催化剂及其制备方法

技术领域

本发明属于能源利用及环境保护技术领域，具体涉及一种低浓度甲烷燃烧催化剂及其制备方法。

背景技术

煤层气俗称煤矿瓦斯，主要气体为甲烷，是矿井发生瓦斯爆炸和瓦斯突发灾害事故的重要根源。为了避免煤矿爆炸事故的发生，我国提出了“先抽后采、以风定产”的煤炭开采方针。煤层气按照开采方式，可以分为三类。地面抽采的煤层气，被称为Coal Bed Mine(CBM)，甲烷浓度在90％以上，由于甲烷浓度高，目前具有成熟的利用技术，其折纯含量占煤层气总量的2％。通过煤层映射钻井抽采的煤层气，被称为Coal Mine Methane(CMM)，甲烷浓度在30-70％，其折纯含量占煤层气总量的28％左右；这部分煤层气目前正在进行产业化示范。其余占煤层气总量70％的就是为了将采煤巷道中的甲烷浓度降低到0.75％以下(安全规范)，采取强制排风排放出的通风瓦斯，又称矿井乏风Ventilation Air Methane(VAM)。由于这种煤层气其甲烷含量极低，使得它的综合利用还存在着很多的问题。目前煤矿通风瓦斯的利用主要有绝热燃烧和催化燃烧两种方式，绝热燃烧温度高并且容易产生NO_X，催化燃烧避免了绝热燃烧的缺点，降低了污染物的排放，具有起燃温度低、能耗低等优势，被认为是通风瓦斯的利用的较好途径。其中，燃烧催化剂的制备是催化燃烧方法的核心技术，通风瓦斯气具有甲烷浓度低、难收集、气量大(40-500m³/s)，而且气体的流速和流量不稳定等特点，此外，地下采煤所释放出的通风瓦斯气含有一定量的水汽，这就要求催化剂在非稳态操作下具有较高的活性，稳定性，水热稳定性和一定的抗中毒能力。而目前的催化燃烧催化剂的稳定性尤其是水热稳定性较差，不能直接用于煤矿通风瓦斯气的治理利用。这样导致目前通风瓦斯在采煤过程中绝大部分被放空，不仅污染了环境，而且造成了能源的大量浪费。因此，煤层气的开发利用引起了世界范围的广泛关注。

中国专利(CN200610088845.6)开发了一种超低浓度可燃气体的燃烧利用方法，是将可燃气体经管道输运到燃烧设备的空气入口，作为主燃料的助燃空气进入燃烧设备的燃烧室进行燃烧。

中国专利(CN200410060191.7)开发了一种以CeO₂为载体，以Pd或Pt中的一种或两种为活性组分的催化剂，在常压以及220～400℃的低温反应条件下，能够将空气中含有体积浓度0.1～1％的甲烷进行消除，但没有相关的稳定性测试数据。

因此，开发低成本、高活性、高稳定性的低浓度甲烷燃烧催化剂是改变通风瓦斯直接排放现状的关键技术途径之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种低浓度甲烷燃烧催化剂及其制备方法，本发明采用催化燃烧的方法，在较低的温度及含水体系中将甲烷完全脱除，同时具有较高的稳定性。

本发明提供了一种低浓度甲烷燃烧催化剂，该催化剂包含载体、助剂、活性组分；其中：活性组分选自贵金属Pd，其含量以单质金属计，为整个催化剂总重量的0.1wt％～3wt％，优选为0.2wt％～2wt％；

助剂包括助剂一和助剂二；

助剂一选自贵金属Pt、Rh、Ru、Ir中的一种或几种的组合，其含量以单质金属计，为活性组分总重量的0.1wt％～20wt％，优选为1wt％～15wt％；

助剂二选自CeO₂，ZrO₂，La₂O₃，TiO₂中的一种或其组合，其含量按氧化物计，为载体总重量的1wt％～30wt％，优选为5wt％～25wt％；

按结构，载体分为整体结构、颗粒结构；

催化剂按照载体结构分为颗粒状催化剂、整体结构催化剂。

在本发明中，该催化剂以Al₂O₃、SiO₂、TiO₂、硅藻土、高岭土等天然矿物中的一种或几种为惰性载体物，优选Al₂O₃，为上述活性组分、助剂提供物理载体。在本发明催化剂的某些此类实施方案中，该催化剂呈可以呈球状、柱状、条状等不同形状，优选球状。在本发明催化剂的某些实施方案中，该催化剂为整体结构，且其中的载体基体物选自堇青石蜂窝陶瓷，并在蜂窝陶瓷上涂覆Al₂O₃涂层作为过渡载体，为助剂及活性组分的担载提供足够的比表面积。其中Al₂O₃涂层的负载量为堇青石蜂窝陶瓷载体总重量的5wt％～40wt％，优选为8wt％～35wt％。

本发明提供的低浓度甲烷燃烧催化剂的制备方法，所述的作为载体的颗粒状Al₂O₃和作为载体的Al₂O₃涂层，可以通过改变焙烧温度而改变Al₂O₃的晶型，进而改变Al₂O₃与助剂和活性组分的相互作用，其中Al₂O₃的焙烧温度为500～1300℃。

本发明提供的低浓度甲烷燃烧催化剂的制备方法，所述的助剂二的金属氧化物通过浸渍的方式负载在颗粒状Al₂O₃载体上或整体状具有Al₂O₃涂层的堇青石蜂窝陶瓷载体上，可以通过改变焙烧温度而改变晶型，进而改变助剂与载体和活性组分的相互作用，其中金属氧化物的焙烧温度为500～1100℃。

本发明提供的低浓度甲烷燃烧催化剂，所述的作为活性组分和助剂一的贵金属，浸渍后可以通过改变焙烧温度而改变晶型，进而改变活性组分与载体和助剂的相互作用。其中贵金属的焙烧温度为200～800℃。

本发明提供的低浓度甲烷燃烧催化剂，所述载体结构分为整体结构时，载体由基体物和涂层组成，涂层的负载量为载体总重量的5wt％～40wt％；基体物选自堇青石蜂窝陶瓷，涂层选自Al₂O₃、SiO₂、TiO₂、硅藻土、高岭土中的一种或几种组合(优选为Al₂O₃)。

本发明提供的低浓度甲烷燃烧催化剂，所述载体结构分为颗粒结构时，载体选自Al₂O₃。

本发明还提供了催化剂的制备方法，所述颗粒状催化剂制备过程如下：

(1)颗粒状载体的制备：将拟薄水铝石、硝酸铝和氯化铝的混合物挤条或压片或滚球成型，80～150℃干燥2～8h，500～1300℃焙烧1～6h，粉碎过筛后得到16～20目的颗粒状Al₂O₃催化剂载体；

(2)助剂二的负载：将助剂二的硝酸盐溶液采用等体积浸渍的方式浸渍到颗粒状Al₂O₃催化剂的载体上，80～150℃干燥2～8h，500～1100℃焙烧1～6h；

(3)助剂一的负载：将助剂一的前驱体溶液采用等体积浸渍的方式浸渍到已经负载助剂二的催化剂上，80～150℃干燥2～8小时，200～800℃焙烧1～6h；

(4)涂覆活性组分：取一定量活性组分的前驱体溶液于坩埚中，加入一定量的上述已经负载了助剂一和助剂二的载体进行等体积浸渍，然后在80～150℃烘箱中干燥2～8h，最后在200～800℃空气气氛中焙烧1～6h，制得颗粒状催化剂。

所述整体结构催化剂制备过程如下：

(1)涂覆涂层的氧化铝浆液制备：具体过程为：称取一定量的γ-氧化铝，硝酸铝和拟薄铝粉，加入适量硝酸作为球磨酸，用行星式球磨机球磨2～24h，即得到作为蜂窝陶瓷载体涂层的涂覆液；

(2)整体催化剂载体涂层：将蜂窝陶瓷基体物在上述氧化铝浆液中浸渍1min～1h后取出，再用压缩空气将蜂窝陶瓷孔道中多余的浆料吹扫掉，然后经微波100℃干燥1～10min，500～1300℃焙烧1～6h处理，即制得涂层牢固的整体催化剂载体，可反复浸渍几次使得涂层的负载量达到所需要求；

(3)助剂二的负载：量取一定浓度的助剂二的前驱体溶液，通过浸渍法在载体氧化铝涂层上负载助剂二，然后经微波100℃干燥1～10min，500～1100℃焙烧1～6h处理，可以通过改变浸渍液的浓度和浸渍的次数来调整负载量；

(4)助剂一的负载：量取一定量的助剂一前驱体溶液，通过浸渍法负载助剂一，然后经过微波100℃干燥1～10min，200～800℃焙烧1～6h处理，可以通过调整前驱体溶液的浓度以及浸渍次数来控制助剂的负载量；

(5)活性组分浸渍：量取一定量的活性组分前驱体溶液通过浸渍法负载活性组分Pd，然后经过微波100℃干燥1～10min，200～800℃焙烧1～6h，最终制得整体结构催化剂。

本发明提供的催化剂在550℃能够将甲烷浓度低于1％的煤矿通风瓦斯气完全催化燃烧，并且具有较好的稳定性及水热稳定性。

本发明提供的催化剂还可用于含VOC(volatile organic compounds，挥发性有机化合物)、H₂、CO可燃气体的催化脱除过程。

本发明提供的催化剂用于煤矿通风瓦斯气催化燃烧反应，得到了较好的结果。当甲烷的浓度为0.4％，整体和颗粒催化剂气体总空速分别为20000h^-1和80000h^-1的条件下可在550℃将甲烷完全燃烧，并能够在1000h的寿命实验中保持甲烷的转化率在90％以上。当在甲烷浓度为0.4％煤矿通风瓦斯气中含有0.4％的水蒸气时，整体和颗粒催化剂气体总空速分别为20000h^-1和80000h^-1的条件下能够在200h的寿命实验中保持甲烷的转化率在90％以上。目前，国内外还没有关于甲烷浓度在1％以下的催化燃烧催化剂的如此长的稳定性报道，且没有甲烷浓度在1％以下的，体系中含有水蒸气的燃烧催化剂的稳定性报道。

本发明提供的低浓度甲烷催化燃烧催化剂与现有技术相比，具有如下实质性特征：

1、催化剂虽然是以贵金属钯作为活性组分，以贵金属Pt、Rh、Ru中的一种或几种作为助剂，但活性组分及助剂含量很低，具有较高的经济性。

2、催化剂采用浸渍法制备，制备方法简单易于操作，活性组分分散均匀。

3、催化剂能够适应矿井通风瓦斯的浓度动态变化的问题，具有较好的活性及稳定性。

4、催化剂能够适应矿井通风瓦斯中含有少量水蒸汽的问题，具有较好的活性及水热稳定性。

除非另外指出，在本发明说明书和权利要求书中出现的所有数字，例如活性组分与助剂含量、焙烧温度与时间、气体转化率等数值均不应该被理解为绝对精确值，该数值是在本领域内的普通技术人员所理解的、公知技术所允许的误差范围内。尽管在本发明给出的实例中努力做到保证数值的精确性，但由于各种测量技术的标准偏差，任何测量得到的数值都不可避免地存在一定误差。下面再用几个实施例对上述内容作进一步描述。需要说明的是，这些实施例不对上述内容作任何意义上的限定。

具体实施方式

以下实施例将对本发明予以进一步的说明，但并不因此而限制本发明。

实施例1：

称取5gγ-氧化铝，2g硝酸铝和3g拟薄铝粉于球磨罐中，加入22ml的球磨酸球磨2h，得到作为蜂窝陶瓷载体涂层的铝浆液。将直径为10mm，长度为20mm，开孔率为400cell/in²的堇青石蜂窝陶瓷浸入铝浆液中浸渍吸附，5min后取出，吹出蜂窝通道内残余溶液，将浸渍后的堇青石蜂窝陶瓷在80℃烘箱中干燥2h，然后于马弗炉中600℃焙烧3h，即制得具有5wt％牢固氧化铝涂层的蜂窝陶瓷载体。将负载了氧化铝涂层的蜂窝陶瓷载体置于铈锆摩尔比为4∶1的Ce(NO₃)₃，Zr(NO₃)₄的混合溶液中，浸渍5min后干燥，500℃焙烧，使得助剂CeO₂-ZrO₂的负载量为5wt％。

配制浓度为0.13mgPt/ml的H₂PtCl₆溶液作为助剂一的前驱体溶液，配置浓度为2mgPd/ml的PdCl₂溶液作为活性组分浸渍液，将涂覆了助剂二及氧化铝涂层的蜂窝陶瓷载体分两步分别在助剂一以及活性组分浸渍液中浸渍20min后取出，用压缩空气吹去孔中残留溶液，然后在烘箱中100℃干燥12h，空气中400℃焙烧5h，即制得贵金属含量为0.1wt％的通风瓦斯催化燃烧整体催化剂。

实施例2：

称取6gγ-氧化铝，4g硝酸铝和2g拟薄铝粉于球磨罐中，加入25ml的球磨酸球磨8h，得到作为蜂窝陶瓷载体涂层的铝浆液。将直径为10mm，长度为20mm，开孔率为400cell/in²的堇青石蜂窝陶瓷浸入铝浆液中浸渍吸附，30min后取出，吹出蜂窝通道内残余溶液，将浸渍后的堇青石蜂窝陶瓷在100℃烘箱中干燥4h，重复浸渍一次，干燥后于马弗炉中500℃焙烧4h，即制得具有10wt％牢固氧化铝涂层的蜂窝陶瓷载体。将负载了氧化铝涂层的蜂窝陶瓷载体置于锆镧钛摩尔比为2∶2∶1的硝酸盐混合溶液中，浸渍10min后干燥，1000℃焙烧，使得助剂二的负载量为7wt％。

配制浓度为0.3mgRh/ml和0.7mgPt/ml的(NH₄)₃RhCl₆和H₂PtCl₆混合溶液作为助剂一的前驱体溶液，配置浓度为10mgPd/ml的PdCl₂溶液作为活性组分浸渍液，将涂覆了助剂二及氧化铝涂层的蜂窝陶瓷载体分两步分别在助剂一以及活性组分浸渍液中浸渍5min后取出，用压缩空气吹去孔中残留溶液，然后在烘箱中120℃干燥24h，空气中600℃焙烧4h，即制得贵金属含量为0.5wt％的通风瓦斯催化燃烧整体催化剂。

实施例3：

称取7gγ-氧化铝，1g硝酸铝和3g拟薄铝粉于球磨罐中，加入20ml的球磨酸球磨18h，得到作为蜂窝陶瓷载体涂层的铝浆液。将直径为10mm，长度为20mm，开孔率为400cell/in²的堇青石蜂窝陶瓷浸入铝浆液中浸渍吸附，10min后取出，吹出蜂窝通道内残余溶液，将浸渍后的堇青石蜂窝陶瓷在120℃烘箱中干燥5h，重复浸渍三次，干燥后于马弗炉中1100℃焙烧2h，即制得具有20wt％牢固氧化铝涂层的蜂窝陶瓷载体。将负载了氧化铝涂层的蜂窝陶瓷载体置于铈镧钛摩尔比为1∶2∶1的硝酸盐混合溶液中，浸渍3min后干燥，800℃焙烧3h，使得助剂二氧化物的负载量为7wt％。

配制浓度为0.3mgRu/ml RuCl₃，0.6mgRh/ml和0.5mgIr/ml的混合溶液作为助剂一的前驱体溶液，配置浓度为20mgPd/ml的PdCl₂溶液作为活性组分浸渍液，将涂覆了助剂二及氧化铝涂层的蜂窝陶瓷载体分两步分别在助剂一以及活性组分浸渍液中浸渍5h后取出，用压缩空气吹去孔中残留溶液，然后在烘箱中100℃干燥24h，空气中350℃焙烧5h，即制得贵金属含量为1.2wt％的通风瓦斯催化燃烧整体催化剂。

实施例4：

称取3gγ-氧化铝，4g硝酸铝和6g拟薄铝粉于球磨罐中，加入28ml的球磨酸球磨24h，得到作为蜂窝陶瓷载体涂层的铝浆液。将直径为10mm，长度为20mm，开孔率为400cell/in²的堇青石蜂窝陶瓷浸入铝浆液中浸渍吸附，2h后取出，吹出蜂窝通道内残余溶液，将浸渍后的堇青石蜂窝陶瓷在110℃烘箱中干燥6h，重复浸渍五次，干燥后于马弗炉中1300℃焙烧6h，即制得具有40wt％牢固氧化铝涂层的蜂窝陶瓷载体。将负载了氧化铝涂层的蜂窝陶瓷载体置于铈镧摩尔比为3∶1的Ce(NO₃)₃和La(NO₃)₃的混合溶液中，浸渍20min后干燥，600℃焙烧2h，使得助剂CeO₂，La₂O₃总的负载量为10wt％。

配制浓度为2mgPt/ml，3mgRh/ml，2mgRu/ml，0.5mgIr/ml的混合溶液作为助剂一的前驱体溶液，配置浓度为36mgPd/ml的PdCl₂溶液作为活性组分浸渍液，将涂覆了助剂二及氧化铝涂层的蜂窝陶瓷载体分两步分别在助剂一以及活性组分浸渍液中浸渍3h后取出，用压缩空气吹去孔中残留溶液，然后在烘箱中100℃干燥24h，空气中500℃焙烧6h，即制得贵金属含量为2wt％的通风瓦斯催化燃烧整体催化剂。

实施例5：

称取8g实验室挤条并经800℃焙烧2h的16-20目Al₂O₃颗粒，量取铈锆比为1∶4的Ce(NO₃)₃和Zr(NO₃)₄混合溶液，采用等体积浸渍法对氧化铝小球负载助剂二，在110℃烘箱中干燥5h，最后在600℃空气气氛中焙烧5h，得到助剂二(CeO₂-ZrO₂)含量为2wt％的氧化铝颗粒。分别在0.3mgPt/ml，0.1mgRh/ml的助剂一前驱体混合溶液以及为5mgPd/ml活性组分PdCl₂前驱体溶液中对氧化铝颗粒进行等体积浸渍，然后在110℃烘箱中干燥5h，最后在400℃空气气氛中焙烧5h，制得贵金属含量为0.225wt％的通风瓦斯催化燃烧颗粒催化剂。

实施例6：

称取8g实验室滚球并经1300℃焙烧4h得到的16-20目的α-Al₂O₃小球，量取一定量的Zr(NO₃)₄溶液，采用等体积浸渍法对氧化铝小球负载助剂二，在90℃烘箱中干燥8h，最后在800℃空气气氛中焙烧3h，得到助剂二ZrO₂含量为4wt％的氧化铝小球。分别在0.6mgRu/ml RuCl₃助剂一前驱体混合溶液以及12mgPd/ml活性组分PdCl₂前驱体溶液中对氧化铝小球进行等体积浸渍，然后在80℃烘箱中干燥12h，最后在300℃空气气氛中焙烧5h，制得贵金属含量为0.75wt％的通风瓦斯催化燃烧颗粒催化剂。

实施例7：

称取8g实验室压片并经500℃焙烧3h的16-20目的γ-Al₂O₃颗粒，量取铈镧比为5∶1的Ce(NO₃)₃和La(NO₃)₃溶液，采用等体积浸渍法对氧化铝小球负载助剂二，在80℃烘箱中干燥10h，最后在900℃空气气氛中焙烧2h，得到助剂二(CeO₂-La₂O₃)含量为7wt％的氧化铝颗粒。分别在0.6mgPt/ml，0.3mgRu/ml，0.3mgIr/ml的助剂一前驱体混合溶液以及25mgPd/ml活性组分PdCl₂前驱体溶液中对氧化铝小球进行等体积浸渍，然后在120℃烘箱中干燥4h，最后在600℃空气气氛中焙烧2h，制得贵金属含量为1.3wt％的通风瓦斯催化燃烧颗粒催化剂。

实施例8：

称取8g实验室滚球并经1100℃焙烧的16-20目的Al₂O₃小球，量取一定量的Ti(NO₃)₄的混合溶液，采用等体积浸渍法对氧化铝小球负载助剂二，在120℃烘箱中干燥4h，最后在1100℃空气气氛中焙烧2h，得到助剂二(TiO₂)总含量为3wt％的改性氧化铝小球。分别在0.3mgPt/ml，0.7mgRh/ml，0.6mgRu/ml一定量助剂一的前驱体混合溶液以及活性组分33mgPd/mlPdCl₂前驱体溶液中对氧化铝小球进行等体积浸渍，然后在100℃烘箱中干燥8h，最后在400℃空气气氛中焙烧6h，制得贵金属含量为1.9wt％的通风瓦斯催化燃烧颗粒催化剂。

对比例1：

称取15gCe_0.5Zr_0.5O₂复合氧化物于球磨罐中，加入30ml的球磨酸球磨24h，得到作为蜂窝陶瓷载体涂层的浆液。将直径为10mm，长度为20mm，开孔率为400cell/in²的堇青石蜂窝陶瓷浸入浆液中浸渍吸附，0.5h后取出，吹出蜂窝通道内残余溶液，将浸渍后的堇青石蜂窝陶瓷在110℃烘箱中干燥4h，干燥后于马弗炉中550℃焙烧6h，即制得具有10wt％牢固铈锆复合氧化物涂层的蜂窝陶瓷载体。

配制浓度为0.5mgRh/ml RhCl₃溶液作为助剂一的前驱体溶液，配置浓度为10mgPd/ml的PdCl₂溶液作为活性组分浸渍液，将涂覆了铈锆复合氧化物涂层的蜂窝陶瓷载体分两步分别在助剂一以及活性组分浸渍液中浸渍5min后取出，用压缩空气吹去孔中残留溶液，然后在烘箱中120℃干燥24h，空气中600℃焙烧4h，即制得贵金属含量为0.5wt％的通风瓦斯催化燃烧整体催化剂。

对比例2：

称取8g实验室自制的16-20目的Ce_0.5Zr_0.5O₂复合氧化物颗粒，分别在一定量的H₂PtCl₆和RuCl₃助剂一前驱体混合溶液以及活性组分PdCl₂前驱体溶液中对氧化铝小球进行等体积浸渍，然后在120℃烘箱中干燥4h，最后在600℃空气气氛中焙烧2h，制得贵金属含量为1.3wt％的通风瓦斯催化燃烧颗粒催化剂。

将本发明上述实施例中所制备的催化剂装填于固定床催化燃烧反应器中，通入模拟煤矿通风瓦斯气，在反应温度为550℃时，分别考察催化剂在体系中有水和无水条件下催化剂的初始活性及稳定性。无水条件下，入口气体中甲烷含量为0.4％，其余为空气。有水条件下，入口气体中甲烷含量为0.4％，水汽含量为0.4％，其余为空气。对于整体催化剂，催化剂装填量为1g，气体空速为20000h^-1，结果见表1。对于颗粒催化剂，催化剂装填量为0.8g，气体空速为80000h^-1，结果见表2。

表1整体催化剂的低浓度甲烷催化燃烧效果

表2颗粒催化剂的低浓度甲烷催化燃烧效果

通过实验可发现，本发明的催化剂用于煤矿通风瓦斯气催化燃烧处理时，具有优良的催化燃烧活性及稳定性，且本发明的催化剂，其制备工艺简单，成产成本较低且易于推广。

Claims (11)

1.一种低浓度甲烷燃烧催化剂，其特征在于：该催化剂包含载体、助剂、活性组分；

其中：活性组分选自贵金属Pd，其含量以单质金属计，为整个催化剂总重量的0.1wt％～3wt％；

助剂包括助剂一和助剂二；

助剂一选自贵金属Pt、Rh、Ru、Ir中的一种或几种的组合，其含量以单质金属计，为活性组分总重量的0.1wt％～20wt％；

助剂二选自CeO₂，ZrO₂，La₂O₃，TiO₂中的一种或其组合，其含量按氧化物计，为载体总重量的1wt％～30wt％。

2.按照权利要求1所述低浓度甲烷燃烧催化剂，其特征在于：所述活性组分选自贵金属Pd，其含量以单质金属计，为整个催化剂总重量的0.2wt％～2wt％。

3.按照权利要求1所述低浓度甲烷燃烧催化剂，其特征在于：所述助剂一选自贵金属Pt、Rh、Ru中的一种或几种的组合，其含量以单质金属计，为活性组分总重量的1wt％～15wt％。

4.按照权利要求1所述低浓度甲烷燃烧催化剂，其特征在于：所述助剂二选自CeO₂，ZrO₂，La₂O₃中的一种或几种的组合，其含量按氧化物计，为载体总重量的5wt％～25wt％。

5.按照权利要求1所述低浓度甲烷燃烧催化剂，其特征在于：所述催化剂为整体结构催化剂时，载体由基体物和涂层组成，涂层的负载量为载体总重量的5wt％～40wt％；基体物选自堇青石蜂窝陶瓷，涂层选自Al₂O₃、SiO₂、TiO₂、硅藻土、高岭土中的一种或几种组合。

6.按照权利要求5所述低浓度甲烷燃烧催化剂，其特征在于：所述涂层选自Al₂O₃。

7.按照权利要求1所述低浓度甲烷燃烧催化剂，其特征在于：所述催化剂为颗粒状催化剂时，载体选自Al₂O₃。

8.权利要求1和7所述催化剂的制备方法，其特征在于：

所述颗粒状催化剂制备过程依次如下：

(1)颗粒状载体的制备：将拟薄水铝石、硝酸铝和氯化铝的混合物挤条或压片或滚球成型，80～150℃干燥2～8h，500～1300℃焙烧1～6h，粉碎过筛后得到16～20目的颗粒状Al₂O₃催化剂载体；

(2)助剂二的负载：将助剂二的硝酸盐前驱体溶液采用等体积浸渍的方式浸渍到颗粒状Al₂O₃催化剂的载体上，80～150℃干燥2～8h，500～1100℃焙烧1～6h；

(3)助剂一的负载：将助剂一的前驱体溶液采用等体积浸渍的方式浸渍到已经负载助剂二的催化剂上，80～150℃干燥2～8小时，200～800℃焙烧1～6h；

(4)涂覆活性组分：取活性组分的前驱体溶液于坩埚中，加入上述已经负载了助剂一和助剂二的载体进行等体积浸渍，然后在80～150℃烘箱中干燥2～8h，最后在200～800℃空气气氛中焙烧1～6h，制得颗粒状催化剂。

9.权利要求1和5所述催化剂的制备方法，其特征在于：

所述整体结构催化剂制备过程依次如下：

(1)涂覆涂层的氧化铝浆液制备：具体过程为：称取一定量的γ-氧化铝，硝酸铝和拟薄铝粉，加入适量硝酸作为球磨酸，用行星式球磨机球磨2～24h，得到作为蜂窝陶瓷载体涂层的涂覆液；

(2)整体催化剂载体涂层：将蜂窝陶瓷基体物在上述氧化铝浆液中浸渍1min～1h后取出，再用压缩空气将蜂窝陶瓷孔道中多余的浆料吹扫掉，然后经微波100℃干燥1～10min，500～1300℃焙烧1～6h，即制得涂层牢固的整体催化剂载体，可反复浸渍几次使得涂层的负载量达到所需要求；

(3)助剂二的负载：取助剂二的前驱体溶液，通过浸渍法在载体氧化铝涂层上负载助剂二，然后经微波100℃干燥1～10min，500～1100℃焙烧1～6h，通过改变浸渍液的浓度和浸渍的次数来调整负载量；

(4)助剂一的负载：取助剂一的前驱体溶液，通过浸渍法负载助剂一，然后经过微波100℃干燥1～10min，200～800℃焙烧1～6h，通过调整前驱体溶液的浓度以及浸渍次数来控制助剂的负载量；

(5)活性组分浸渍：取活性组分的前驱体溶液通过浸渍法负载活性组分Pd，然后经过微波100℃干燥1～10min，200～800℃焙烧1～6h，最终制得整体结构催化剂。

10.权利要求1所述催化剂在550℃能够将甲烷浓度低于1％的煤矿通风瓦斯气完全催化燃烧，并且具有较好的稳定性及水热稳定性。

11.权利要求1所述催化剂还可用于含VOC、H₂、CO可燃气体的催化脱除过程。