CN113083292B - 一种类水滑石衍生的镁铝尖晶石负载贵金属钯催化剂的制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种类水滑石衍生的镁铝尖晶石负载贵金属钯催化剂的制备方法及其应用。该方法利用镁铝类水滑石作为载体前驱体，通过类水滑石的热分解得到了具有良好晶型且具有较大比表面积的镁铝尖晶石，将其作为载体负载氧化钯得到催化剂。本发明利用镁铝类水滑石特殊的二维离子层结构，将其具有的较大比表面积以及均匀的金属分布特点带入了催化剂载体的设计中，解决了传统钯铝催化剂低温活性、高温稳定性及抗水蒸气能力较差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于甲烷催化燃烧的高性能贵金属钯基催化剂及其制备方法，以及采用该催化剂催化甲烷燃烧反应的方法。
背景技术
甲烷作为一种经济，清洁的新能源，被广泛用于发电厂，天然气汽车和各种化学合成过程中。但是废气中甲烷的不完全燃烧将引起巨大的温室效应，相对于另一种也可以导致温室效应的二氧化碳气体而言，其危害程度是二氧化碳的20倍以上。为了能够更加合理地利用甲烷，进一步减少甲烷在大气中的排放，在低温条件下实现甲烷的完全燃烧意义重大。相对于传统的明火燃烧方式来说，催化氧化甲烷，不仅可以提高甲烷的燃烧效率，而且还能有效地控制其他污染气体(CO，NO以及未完全燃烧的碳氢化合物等)的排放。其中制备在更低温度下使得甲烷可以完全氧化的催化剂是当前研究不断追求的目标。
如今，有许多应用于甲烷催化燃烧的催化剂类型，如(1)负载型贵金属催化剂，包括Rh、Pd和Pt等，如专利CN200410060191.7开发了一种二氧化铈负载的贵金属钯、铂及钯铂双金属催化剂，在常压及220～400℃的反应温度内能将空气中含有体积浓度为0.1～1％的甲烷完全燃烧；专利CN201510732319.8公开了一种用于低浓度甲烷催化燃烧的表面强化型钯基催化剂，该催化剂表现出了优良的活性及稳定性。(2)过渡金属氧化物催化剂，如Co3O4、Mn2O3和Fe2O3等，如专利CN201910157598.8公开了一种用于甲烷催化燃烧的四氧化三钴的催化剂，展现出了优异的甲烷催化燃烧性能，在贵金属催化剂的代替方面具有较大的潜力；(3)稀土钙钛矿型复合金属氧化物催化剂，如专利CN201110312639.X开发了一种基于钙钛矿包覆钇稳定化锆纳米颗粒的核壳结构的催化剂，在甲烷含量0.5％，空速24,000h-1的条件下，可在380～545℃将甲烷完全燃烧；(4)尖晶石类催化剂；(5)六铝酸盐型催化剂等。其中贵金属钯基催化剂对甲烷催化燃烧反应具有最高的低温催化活性，因此受到了广泛的研究关注。但负载型钯基催化剂仍存在着一些不足，如热稳定性较差，在长时间高温的反应环境中容易烧结团聚，造成催化剂的永久性失活。此外，当反应气氛中含有一定浓度的水蒸气时，负载型钯基催化剂也容易发生中毒反应，造成催化剂的失活。因此，研制低温高活性、高稳定性及高抗水蒸气毒化能力的钯基催化剂是促进其在甲烷催化燃烧领域进行工业化应用的关键。
选择合适的载体可以提高金属的分散度，从而降低金属用量，同时利用载体的优势也可以提高催化剂的活性及稳定性。氧化铝常在甲烷催化燃烧体系中被用作钯基催化剂的载体，但氧化铝本身也存在着一些问题，一方面是载体本身具有一定的酸性会影响氧化钯的氧化状态，另一方面氧化铝在高温下的稳定性较差，因此会影响催化剂的性能。
近来，在钯铝催化剂中掺杂助剂的方法常被用来提高催化剂的活性及稳定性。对于金属氧化物助剂如Zr，Ce，Ni，Ba，Mg和Pt等的研究较多，如专利CN103131488A在钯铝催化剂的研究基础上考察了加入不同金属氧化物(Mg、La、Fe、Mn、Ni、Co等)载体助剂的影响，发现所制备催化剂的性能较未添加助剂的催化剂相比，活性和稳定性都有很大的提高，但甲烷完全燃烧的温度仍需要600℃，活性和稳定性还可以进一步改善。在众多助剂中，氧化镁的增强效果较为明显，根据文献报道，氧化镁的助剂作用主要归因于MgAl2O4尖晶石的生成。MgAl2O4尖晶石的存在增强了Pd与载体之间的相互作用，并且降低了载体的酸性。同时，结晶度良好的MgAl2O4尖晶石能带来更好的甲烷催化燃烧活性。但是，目前报道的形成尖晶石的方法都是高温焙烧(>900℃)方法，这在带来结晶性良好的尖晶石的同时也会造成载体比表面的大幅度下降，不利于活性金属的分散，从而造成催化活性的损失。因此开发出新的载体制备方法至关重要。专利CN111871415A报道了一种类水滑石前驱体负载金属活性元素的催化剂在芳香族加氢技术领域的应用，该催化剂采用金属元素的可溶性盐与尿素在100～200℃进行水热晶化得到载体前驱体，然后煅烧得到载体；载体浸渍活性组分的前驱物溶液并干燥，然后再次煅烧得到最终的催化剂。该催化剂在该体系催化效果好，转化率和选择性较高。专利CN105457653A公开了一种用于低浓度甲烷催化燃烧的尖晶石表面强化型钯基催化剂及其制备方法。该方法中尖晶石是由金属盐和氧化铝载体原位高温反应生成的，再在载体上浸渍负载钯得到最终的催化剂，但过高的焙烧温度降低了催化剂的比表面积，不利于Pd活性物种的高度分散，因此Pd的利用效率还有较大的提高空间。
发明内容
本发明的目的为针对当前技术中存在的不足，提供一种用于甲烷催化燃烧反应的类水滑石衍生的镁铝尖晶石负载贵金属钯催化剂的制备方法。该催化剂利用镁铝类水滑石作为载体前驱体，通过类水滑石的热分解得到了具有良好晶型且具有较大比表面积的镁铝尖晶石，将其作为载体负载氧化钯得到催化剂。本发明涉及到的催化剂创新性地利用镁铝类水滑石特殊的二维离子层结构，将其具有的较大比表面积以及均匀的金属分布特点带入了催化剂载体的设计中，弥补了传统浸渍法上载镁助剂带来的催化剂缺陷(比表面的损失、助剂分布不均匀等)，制备出了可以充分发挥载体及助剂优势的镁铝尖晶石载体，促进形成了更多的Pd与载体之间的相互作用，解决了传统钯铝催化剂低温活性、高温稳定性及抗水蒸气能力较差的问题。
本发明采取的技术方案是：
一种用于甲烷催化燃烧的类水滑石衍生的镁铝尖晶石负载贵金属钯催化剂的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)将摩尔比为1:5～3:1的硝酸镁和硝酸铝溶于去离子水中，在室温下搅拌20～40分钟，得到溶液；其中，溶液中镁元素和铝元素之和的浓度为1～2mol/L；
(2)在25～45℃温度下，在步骤(1)得到的溶液滴加到等体积的碳酸钠溶液中，同时滴加氢氧化钠溶液调节该混合溶液的pH值为10±0.5，待溶液滴加完毕，将得到的悬浊液在60～80℃的水浴环境中晶化12～24小时；
其中，步骤(2)中所述碳酸钠溶液的浓度为0.2～0.4mol/L，所述氢氧化钠溶液的浓度为1.5～2mol/L；
(3)将步骤(2)得到的产物过滤洗涤，在80～150℃下干燥12～36小时后，得到MgAl类水滑石固体；
(4)将步骤(3)得到的MgAl类水滑石固体磨成粉末状，置于马弗炉中在500～1100℃条件下焙烧2～6小时得到镁铝尖晶石载体；
(5)采用等量浸渍法将硝酸钯溶液滴加至(4)中所获得的镁铝尖晶石载体上，然后依次进行老化、干燥后，再经700～900℃下3～5小时焙烧，得到镁铝尖晶石负载氧化钯纳米颗粒催化剂；贵金属钯在催化剂中的质量含量为0.1～0.6％；
其中，所述的硝酸钯溶液的浓度为0.002～0.01mol/L；硝酸钯和镁铝尖晶石载体的质量比例为0.001～0.004：1，
所选的硝酸镁和硝酸铝的摩尔比优选为1:4～2:1之间。
上述步骤(2)中的洗涤过程采用去离子水为溶剂，洗涤至滤液呈中性。
上述步骤(5)中老化方法是常温静置12～24小时。
上述步骤(5)中干燥方法是在真空干燥箱50～90℃干燥8～16小时。
上述步骤(5)中焙烧温度优选为300～550℃，时间为2～6小时。
所述方法制备的用于甲烷催化燃烧的类水滑石衍生的镁铝尖晶石负载贵金属钯催化剂的应用，包括以下步骤：
在常压下，将甲烷和空气通入到150～700℃下、装填有粒径为40-60目所述的镁铝尖晶石负载贵金属钯基催化剂的固定床反应器，发生甲烷的催化燃烧。
其中，甲烷在甲烷和空气的混合气中的体积含量为0.1～2％，催化剂体积空速为10，000～100,000h-1；升温速率为1～10℃/min。此时所述催化剂对甲烷催化燃烧具有优异的催化活性和稳定性，起燃温度范围为200-400℃。
本发明的实质性特点为：
本发明制备的类水滑石衍生的镁铝尖晶石负载氧化钯纳米颗粒催化剂具有较大的比表面积，较好的镁铝尖晶石晶体结构，较低的贵金属钯负载量，并且本发明涉及到的催化剂制备方案流程简单，成本较低，适合工业上大规模的应用。本发明制备的类水滑石衍生的镁铝尖晶石负载氧化钯纳米颗粒催化剂在常压及200～400℃的反应温度内能将空气中含有体积浓度为1％的甲烷完全除去，甲烷完全燃烧的温度为370℃，低于传统钯铝催化剂20～60℃。
本发明的有益效果为：
本发明的制备方案工艺流程简单，生产成本较低；制备的镁铝尖晶石负载氧化钯纳米颗粒催化剂，氧化钯纳米颗粒粒径均一且分散度高；催化剂的孔道丰富，孔径分布狭窄，比表面大，结晶性良好，与传统浸渍法得到的镁铝复合氧化物载体相比更有利于Pd物种的分散，促进形成更多的Pd与载体之间的相互作用，提高了催化剂在甲烷催化燃烧中的反应活性。将其应用于甲烷催化燃烧反应，在甲烷浓度为1％的反应气氛，100,000h-1的反应空速下，甲烷的起活温度可以低至275℃，低于传统的钯铝催化剂20～60℃，具有优异的低温活性。
同时该镁铝尖晶石负载氧化钯纳米颗粒催化剂在反应气氛中含有5.5％水蒸气时及在380℃的反应温度条件下，表现出远优于传统的Pd/Al2O3催化剂的稳定性，表明其具有更强的抗水蒸气毒化的能力。
附图说明
图1为实施例1-7中催化剂前驱体的X射线衍射(XRD)图谱。
图2为实施例1-7中催化剂的X射线衍射(XRD)图谱。
图3为实施例1-7中催化剂的N2等温吸脱附曲线和孔径分布图，其中，3a为实施例1-7中催化剂的N2等温吸脱附曲线；图3b为实施例1-7中催化剂的孔径分布图。
图4为实施例1-7中催化剂对甲烷催化燃烧反应的起燃曲线。
图5为实施例1-7中最优催化剂与传统钯铝催化剂长时间稳定性的对比图。
图6为实施例1-7中最优催化剂与传统钯铝催化剂抗水蒸气毒化能力的对比图。
具体实施方式
下面对本发明通过实施例作进一步说明，但不仅限于本实施例。实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件以及手册中所述的条件，或按照制造厂商所建议的条件所用的通用设备、材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
下面结合实施例对本发明提供的甲烷燃烧催化剂、制备方法及应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将39.39g九水合硝酸铝(即0.105摩尔)溶于100ml去离子水，室温下搅拌30分钟，记为溶液A。在500ml四口烧瓶中将3.71g无水碳酸钠(即0.035摩尔)溶于100ml去离子水，并将其放置在35℃的恒温水浴锅中搅拌均匀，记为溶液B。将12g氢氧化钠(即0.3摩尔)溶于150ml去离子水，记为溶液C。将溶液A滴加至溶液B中，采用机械搅拌，控制转速为800转每分，实时监测混合溶液的pH值，同时利用溶液C控制pH值稳定在10±0.5，当溶液A滴加完毕，停止搅拌，将恒温水浴锅温度升至70℃并保持，静置老化12小时。
将得到的白色悬浊液进行过滤洗涤，溶剂为去离子水，洗涤3L，在100℃下干燥12小时，再用研钵研磨成粉末状。将其放置于坩埚中，在马弗炉中5℃/min升温至700℃，保持5小时，得到氧化铝载体。
将0.0252g硝酸钯溶于2ml去离子水中，逐滴滴加至2g的氧化铝载体上，超声10分钟，室温下搅拌至等体积浸渍状态，在室温下封口老化(即静置)12小时，其后在真空干燥箱中80℃下干燥12小时。随后转移至坩埚中，在马弗炉中5℃/min升温至550℃，保持3小时，得到氧化铝负载氧化钯纳米颗粒催化剂。
本实施例的催化剂在：甲烷体积浓度1％，其余为空气的反应条件下，催化剂反应空速108,000mL/g·h，反应温度为200～500℃，在283℃可实现甲烷的起活。催化剂评价装置为天津先权仪器有限公司的固定床微型催化反应系统WFSD-2017，其中管式反应器的石英反应管的内径为6mm，长度为24cm，在石英管内部放置一个占空管和一个热电偶套管，测温热电偶置于催化剂床层中间用来测量反应的实际温度。将颗粒粒径为40-60目的催化剂0.1g装填在反应管的中部，两端利用石英棉固定其位置。原料甲烷和空气的流量均通过质量流量计控制后通入反应管，反应管出口的反应产物经由六通阀控制进入气相色谱仪进行在线分析，以下实施例均相同。
实施例2
将31.51g九水合硝酸铝(即0.084摩尔)和5.39g六水合硝酸镁(即0.021摩尔)溶于100ml去离子水，室温下搅拌30分钟，记为溶液A。在500ml四口烧瓶中将3.71g无水碳酸钠(即0.035摩尔)溶于100ml去离子水，并将其放置在35℃的恒温水浴锅中搅拌均匀，记为溶液B。将12g氢氧化钠(即0.3摩尔)溶于150ml去离子水，记为溶液C。将溶液A滴加至溶液B中，采用机械搅拌，控制转速为300转每分，实时监测混合溶液的pH值，同时利用溶液C控制pH值稳定在10±0.5，当溶液A滴加完毕，停止搅拌，将恒温水浴锅温度升至70℃并保持，静置老化12小时。
将得到的白色悬浊液进行过滤洗涤，溶剂为去离子水，洗涤3L，在100℃下干燥12小时，再用研钵研磨成粉末状。随后转移至坩埚中，在马弗炉中5℃/min升温至700℃，保持5小时，得到镁铝比1:4的镁铝尖晶石载体。
在所获得镁铝尖晶石载体上进一步负载氧化钯纳米颗粒得到目标催化剂，该负载过程见实施例1。
本实施例的催化剂在：甲烷体积浓度1％，其余为空气的反应条件下，催化剂反应空速108,000mL/g·h，反应温度为200～500℃，在279℃可实现甲烷的起活。
实施例3
将29.54九水合硝酸铝(即0.079摩尔)和6.73g六水合硝酸镁(即0.026摩尔)溶于100ml去离子水，室温下搅拌30分钟，记为溶液A。在500ml四口烧瓶中将3.71g无水碳酸钠(即0.035摩尔)溶于100ml去离子水，并将其放置在35℃的恒温水浴锅中搅拌均匀，记为溶液B。将12g氢氧化钠(即0.3摩尔)溶于150ml去离子水，记为溶液C。将溶液A滴加至溶液B中，采用机械搅拌，控制转速为60转每分，实时监测混合溶液的pH值，同时利用溶液C控制pH值稳定在10±0.5，当溶液A滴加完毕，停止搅拌，将恒温水浴锅温度升至70℃并保持，静置老化12小时。
将得到的白色悬浊液进行过滤洗涤，溶剂为去离子水，洗涤3L，在100℃下干燥12小时，再用研钵研磨成粉末状。随后转移至坩埚中，在马弗炉中5℃/min升温至700℃，保持5小时，得到镁铝比1:3的镁铝尖晶石载体。
在所获得镁铝尖晶石载体上进一步负载氧化钯纳米颗粒得到目标催化剂，该负载过程见实施例1。
本实施例的催化剂在：甲烷体积浓度1％，其余为空气的反应条件下，催化剂反应空速108,000mL/g·h，反应温度为200～500℃，在275℃可实现甲烷的起活。
实施例4
将26.4g九水合硝酸铝(即0.07摩尔)和9g六水合硝酸镁(即0.035摩尔)溶于100ml去离子水，室温下搅拌30分钟，记为溶液A。在500ml四口烧瓶中将3.71g无水碳酸钠(即0.035摩尔)溶于100ml去离子水，并将其放置在35℃的恒温水浴锅中搅拌均匀，记为溶液B。将12g氢氧化钠(即0.3摩尔)溶于150ml去离子水，记为溶液C。将溶液A滴加至溶液B中，采用机械搅拌，控制转速为800转每分，实时监测混合溶液的pH值，同时利用溶液C控制pH值稳定在10±0.5，当溶液A滴加完毕，停止搅拌，将恒温水浴锅温度升至70℃并保持，静置老化12小时。
将得到的白色悬浊液进行过滤洗涤，溶剂为去离子水，洗涤3L，在100℃下干燥12小时，再用研钵研磨成粉末状。随后转移至坩埚中，在马弗炉中5℃/min升温至700℃，保持5小时，得到镁铝比1:2的镁铝尖晶石载体。
在所获得镁铝尖晶石载体上进一步负载氧化钯纳米颗粒得到目标催化剂，该负载过程见实施例1。
本实施例的催化剂在：甲烷体积浓度1％，其余为空气的反应条件下，催化剂反应空速108,000mL/g·h，反应温度为200～500℃，在311℃可实现甲烷的起活。
实施例5
将19.7g九水合硝酸铝(即0.053摩尔)和13.46g六水合硝酸镁(即0.053摩尔)溶于100ml去离子水，室温下搅拌30分钟，记为溶液A。在500ml四口烧瓶中将3.71g无水碳酸钠溶(即0.035摩尔)于100ml去离子水，并将其放置在35℃的恒温水浴锅中搅拌均匀，记为溶液B。将12g氢氧化钠(即0.3摩尔)溶于150ml去离子水，记为溶液C。将溶液A滴加至溶液B中，采用机械搅拌，控制转速为800转每分，实时监测混合溶液的pH值，同时利用溶液C控制pH值稳定在10±0.5，当溶液A滴加完毕，停止搅拌，将恒温水浴锅温度升至70℃并保持，静置老化12小时。
将得到的白色悬浊液进行过滤洗涤，溶剂为去离子水，洗涤3L，在100℃下干燥12小时，再用研钵研磨成粉末状。随后转移至坩埚中，在马弗炉中5℃/min升温至700℃，保持5小时，得到镁铝比1:1的镁铝尖晶石载体。
在所获得镁铝尖晶石载体上进一步负载氧化钯纳米颗粒得到目标催化剂，该负载过程见实施例1。
本实施例的催化剂在：甲烷体积浓度1％，其余为空气的反应条件下，催化剂反应空速108,000mL/g·h，反应温度为200～500℃，在348℃可实现甲烷的起活。
实施例6
将13.13g九水合硝酸铝(即0.035摩尔)和17.95g六水合硝酸镁(即0.07摩尔)溶于100ml去离子水，室温下搅拌30分钟，记为溶液A。在500ml四口烧瓶中将3.71g无水碳酸钠(即0.035摩尔)溶于100ml去离子水，并将其放置在35℃的恒温水浴锅中搅拌均匀，记为溶液B。将12g氢氧化钠(即0.3摩尔)溶于150ml去离子水，记为溶液C。将溶液A滴加至溶液B中，采用机械搅拌，控制转速为800转每分，实时监测混合溶液的pH值，同时利用溶液C控制pH值稳定在10±0.5，当溶液A滴加完毕，将得到的混合溶液继续搅拌35分钟。反应结束后，停止搅拌，将恒温水浴锅温度升至70℃并保持，静置老化12小时。
将得到的白色悬浊液进行过滤洗涤，溶剂为去离子水，洗涤3L，在100℃下干燥12小时，再用研钵研磨成粉末状。随后转移至坩埚中，在马弗炉中5℃/min升温至700℃，保持5小时，得到镁铝比2:1的镁铝尖晶石载体。
在所获得镁铝尖晶石载体上进一步负载氧化钯纳米颗粒得到目标催化剂，该负载过程见实施例1。
本实施例的催化剂在：甲烷体积浓度1％，其余为空气的反应条件下，催化剂反应空速108,000mL/g·h，反应温度为200～500℃，在375℃可实现甲烷的起活。
实施例7
将26.92g六水合硝酸镁(即0.11摩尔)溶于100ml去离子水，室温下搅拌30分钟，记为溶液A。在500ml四口烧瓶中将3.71g无水碳酸钠(即0.035摩尔)溶于100ml去离子水，并将其放置在35℃的恒温水浴锅中搅拌均匀，记为溶液B。将12g氢氧化钠(即0.3摩尔)溶于150ml去离子水，记为溶液C。将溶液A滴加至溶液B中，采用机械搅拌，控制转速为800转每分，实时监测混合溶液的pH值，同时利用溶液C控制pH值稳定在10±0.5，当溶液A滴加完毕，将得到的混合溶液继续搅拌35分钟。反应结束后，停止搅拌，将恒温水浴锅温度升至70℃并保持，静置老化12小时。
将得到的白色悬浊液进行过滤洗涤，溶剂为去离子水，洗涤3L，在100℃下干燥12小时，再用研钵研磨成粉末状。随后转移至坩埚中，在马弗炉中5℃/min升温至700℃，保持5小时，得到氧化镁载体。
在所获得氧化镁载体上进一步负载氧化钯纳米颗粒得到目标催化剂，该负载过程见实施例1。
本实施例的催化剂在：甲烷体积浓度1％，其余为空气的反应条件下，催化剂反应空速108,000mL/g·h，反应温度为200～500℃，在438℃可实现甲烷的起活。
由实施例1～7可知，本申请制得的甲烷燃烧催化剂低温活性高，在低于300℃可以使甲烷起活，解决了现有技术中甲烷燃烧催化剂存在的低温活性差的问题。同时选择性能最优的镁铝比为1:3的催化剂与钯铝催化剂进行长时间稳定性及抗水蒸气毒化性能对比，发现该催化剂具有良好的稳定性及抗水蒸气毒化能力。水蒸气由饱和蒸发罐空气鼓泡进入反应管，饱和蒸发罐的温度由恒温循环器控制在35℃，通过四通阀切换空气是否进入饱和蒸发罐，当切换至进入饱和蒸发罐时，通入的空气鼓泡携带5.5％的水蒸气进入反应管。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
本发明未尽事宜为公知技术。
Claims (7)
1.用于甲烷催化燃烧的类水滑石衍生的镁铝尖晶石负载贵金属钯催化剂的应用，其特征为包括以下步骤：
在常压下，将甲烷和空气通入到150～700℃下、装填有粒径为40-60目所述的镁铝尖晶石负载贵金属钯基催化剂的固定床反应器，发生甲烷的催化燃烧；
其中，甲烷在甲烷和空气的混合气中的体积含量为0.1～2％，催化剂体积空速为10，000～100,000h-1；升温速率为1～10℃/min；
所述的用于甲烷催化燃烧的类水滑石衍生的镁铝尖晶石负载贵金属钯催化剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将摩尔比为1:5～3:1的硝酸镁和硝酸铝溶于去离子水中，在室温下搅拌20～40分钟，得到溶液；其中，溶液中镁元素和铝元素之和的浓度为1～2mol/L；
(2)在25～45℃温度下，在步骤(1)得到的溶液滴加到等体积的碳酸钠溶液中，同时滴加氢氧化钠溶液调节该混合溶液的pH值为10±0.5，待溶液滴加完毕，将得到的悬浊液在60～80℃的水浴环境中晶化12～24小时；
其中，步骤(2)中所述碳酸钠溶液的浓度为0.2～0.4mol/L；
(3)将步骤(2)得到的产物过滤洗涤，在80～150℃下干燥12～36小时后，得到MgAl类水滑石固体；
(4)将步骤(3)得到的MgAl类水滑石固体磨成粉末状，置于马弗炉中在700～1100℃条件下焙烧2～6小时得到镁铝尖晶石载体；
(5)采用等量浸渍法将硝酸钯溶液滴加至步骤(4)中所获得的镁铝尖晶石载体上，然后依次进行老化、干燥后，再经550℃下3～5小时焙烧，得到镁铝尖晶石负载氧化钯纳米颗粒催化剂；贵金属钯在催化剂中的质量含量为0.1～0.6％；
其中，所述的硝酸钯溶液的浓度为0.002～0.01mol/L；硝酸钯和镁铝尖晶石载体的质量比例为0.001～0.004：1。
2.如权利要求1所述的用于甲烷催化燃烧的类水滑石衍生的镁铝尖晶石负载贵金属钯催化剂的应用，其特征为催化剂的制备方法中，硝酸镁和硝酸铝的摩尔比为1:4～2:1之间。
3.如权利要求1所述的用于甲烷催化燃烧的类水滑石衍生的镁铝尖晶石负载贵金属钯催化剂的应用，其特征为催化剂的制备方法中，步骤(2)中的洗涤过程采用去离子水为溶剂，洗涤至滤液呈中性。
4.如权利要求1所述的用于甲烷催化燃烧的类水滑石衍生的镁铝尖晶石负载贵金属钯催化剂的应用，其特征为催化剂的制备方法中，步骤(2)中所述氢氧化钠溶液的浓度为1.5～2mol/L。
5.如权利要求1所述的用于甲烷催化燃烧的类水滑石衍生的镁铝尖晶石负载贵金属钯催化剂的应用，其特征为催化剂的制备方法中，步骤(5)中老化方法是常温静置12～24小时。
6.如权利要求1所述的用于甲烷催化燃烧的类水滑石衍生的镁铝尖晶石负载贵金属钯催化剂的应用，其特征为催化剂的制备方法中，步骤(5)中干燥方法是在真空干燥箱50～90℃干燥8～16小时。
7.如权利要求1所述的用于甲烷催化燃烧的类水滑石衍生的镁铝尖晶石负载贵金属钯催化剂的应用，其特征为起燃温度范围为200-400℃。
Priority Applications (1)
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| CN202110392791.7A CN113083292B (zh) | 2021-04-13 | 2021-04-13 | 一种类水滑石衍生的镁铝尖晶石负载贵金属钯催化剂的制备方法及其应用 |
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| 双功能催化剂镁铝固体碱负载钯的制备及应用研究;张作军等;《现代化工》;20150531;第35卷(第5期);第1-2页、第4页 * |
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