CN113385217B - 一种用于低浓度甲烷催化燃烧的钯基核壳结构催化剂及其制备方法 - Google Patents
一种用于低浓度甲烷催化燃烧的钯基核壳结构催化剂及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113385217B CN113385217B CN202110708219.7A CN202110708219A CN113385217B CN 113385217 B CN113385217 B CN 113385217B CN 202110708219 A CN202110708219 A CN 202110708219A CN 113385217 B CN113385217 B CN 113385217B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- catalyst
- palladium
- shell structure
- preparation
- core
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 66
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 54
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 52
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000007084 catalytic combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 10
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 claims abstract description 24
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000012696 Pd precursors Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 14
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 9
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 8
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 8
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims description 7
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 6
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims description 6
- UUEWCQRISZBELL-UHFFFAOYSA-N 3-trimethoxysilylpropane-1-thiol Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CCCS UUEWCQRISZBELL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910021485 fumed silica Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 claims description 3
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- DCQBZYNUSLHVJC-UHFFFAOYSA-N 3-triethoxysilylpropane-1-thiol Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCS DCQBZYNUSLHVJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 2
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 2
- 125000003396 thiol group Chemical group [H]S* 0.000 claims description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 2
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 claims 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 13
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005216 hydrothermal crystallization Methods 0.000 abstract description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 abstract description 2
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 abstract description 2
- 230000001588 bifunctional effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 abstract 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 abstract 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 abstract 1
- TXDNPSYEJHXKMK-UHFFFAOYSA-N sulfanylsilane Chemical compound S[SiH3] TXDNPSYEJHXKMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 12
- 239000000047 product Substances 0.000 description 8
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 4
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 4
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 3
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 3
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 2
- LPSKDVINWQNWFE-UHFFFAOYSA-M tetrapropylazanium;hydroxide Chemical compound [OH-].CCC[N+](CCC)(CCC)CCC LPSKDVINWQNWFE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- -1 3-mercaptopropyl Chemical group 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 150000004696 coordination complex Chemical class 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- PIBWKRNGBLPSSY-UHFFFAOYSA-L palladium(II) chloride Chemical compound Cl[Pd]Cl PIBWKRNGBLPSSY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- GPNDARIEYHPYAY-UHFFFAOYSA-N palladium(ii) nitrate Chemical group [Pd+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O GPNDARIEYHPYAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
- B01J29/03—Catalysts comprising molecular sieves not having base-exchange properties
- B01J29/0308—Mesoporous materials not having base exchange properties, e.g. Si-MCM-41
- B01J29/0316—Mesoporous materials not having base exchange properties, e.g. Si-MCM-41 containing iron group metals, noble metals or copper
- B01J29/0325—Noble metals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
- B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
- B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
- B01J29/70—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
- B01J29/72—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65 containing iron group metals, noble metals or copper
- B01J29/74—Noble metals
- B01J29/7415—Zeolite Beta
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/396—Distribution of the active metal ingredient
- B01J35/398—Egg yolk like
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
- F23G7/06—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases
- F23G7/07—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases in which combustion takes place in the presence of catalytic material
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G2209/00—Specific waste
- F23G2209/14—Gaseous waste or fumes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种用于低浓度甲烷催化燃烧的钯基核壳结构催化剂及其制备方法。该催化剂由S‑1、Beta等分子筛壳层和Pd纳米颗粒核组成。通过在S‑1、Beta等分子筛原始胶液中引入双功能基团巯基硅烷作为钯前体的稳定剂和硅源，然后水热结晶实现对Pd纳米粒子的原位包封。核壳结构赋予催化剂优异的催化稳定性，而疏水分子筛有较好的抗水性能。本发明所提供的催化剂制备方法和催化剂，有效克服了目前负载型Pd基催化剂高温稳定性差、制备过程复杂等缺点，进而提供一种高温稳定性好、抗水性能好、Pd利用效率高、制备工艺简单且适合工业生产的甲烷催化燃烧钯基核壳结构催化剂。
Description
技术领域
本发明属于有机气体污染物催化燃烧领域，具体地说，涉及一种用于低浓度甲烷催化燃烧的钯基核壳结构催化剂及其制备方法。
背景技术
天然气是一种清洁的化石能源，其主要的应用形式为直接燃烧供能。然而，天然气的不完全燃烧会排放低浓度的温室气体甲烷废气，直接排放会造成严重的环境污染。催化燃烧是一种有效的治理含甲烷废气技术，可以在相对较低的温度下完全转化甲烷，并且不会产生CO、NO x 等二次污染物，因此在低浓度瓦斯气体、工业废气和天然气汽车治理领域有着极大的应用前景。
甲烷催化燃烧催化剂可分为金属氧化物类催化剂和负载型贵金属催化剂，其中，负载型Pd基催化剂是甲烷催化氧化反应中最有效且研究最为广泛的一类催化剂。专利CN105457653A通过在氧化铝载体上原位高温生成表界面尖晶石功能层，改变活性组分PdO与载体间的电子效应和几何效应，有效提高了钯基催化剂的甲烷催化性能；专利CN107983401A通过首先制备Pd的金属络合物，然后采用一步晶化法将含Pd络合物引入ZSM-5分子筛中制备了一种ZSM-5封装的单原子层Pd催化剂，所制备的催化剂在甲烷催化活性和稳定性方面有了较大的突破，但其对金属前体的要求很高。Cargnello等（Science, 2012,337(6095): 713）通过有机化合物自组装法制备了Pd@CeO2/γ-Al2O3核壳结构催化剂，该催化剂具有优异的耐高温性能，但其制备流程复杂，耐水性能较差，不适合实际的甲烷废气处理过程。
发明内容
针对上述甲烷燃烧催化剂所面临的问题，本发明的目的是为了解决传统负载型贵金属催化剂高温稳定性差、抗水性能差、低温活性不足和制备过程复杂等缺点，提供一种具有优异低温活性、抗水性能和高温稳定性的甲烷催化燃烧钯基核壳结构催化剂及其工艺简单、适合工业生产的制备方法。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种用于低浓度甲烷催化燃烧的钯基核壳结构催化剂由Beta、S-1等分子筛壳层和Pd纳米颗粒核组成。
上述用于低浓度甲烷催化燃烧的分子筛包封Pd核壳结构催化剂中，催化剂的重量以100%计，贵金属Pd按贵金属元素重量计，贵金属Pd的重量百分比为0.1~5.0%。
上述用于低浓度甲烷催化燃烧的分子筛包封Pd核壳结构催化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将特定硅源溶于碱性溶液中；
步骤2、将钯前体溶液和/或分子筛晶种、硅源和/或铝源缓慢加到步骤1中的混合溶液中；
步骤3、将步骤2制备的反应混合液倒入水热釜中加热结晶；
步骤4、将步骤3中得到的固体样品洗涤、干燥和煅烧得到分子筛包封Pd核壳结构催化剂。
上述制备方法步骤1中，所述特定硅源为（3-巯丙基）三乙氧基硅烷、（3-巯丙基）三甲氧基硅烷或其他含有巯基官能团的硅烷。
上述制备方法步骤1中，碱性溶液指氢氧化铵等铵盐溶液或者NaOH的水溶液。
上述制备方法步骤2中，钯前体为硝酸钯溶液，也可选用氯化钯和氯钯酸钠等溶液。
上述制备方法步骤2中，分子筛晶种指与所需合成的分子筛壳层的相同晶型结构的晶体颗粒，可商业采购或参照文献进行合成。
上述制备方法步骤2中，硅源为硅酸四乙酯、硅酸钠或气相二氧化硅中的一种，铝源为NaAlO2等偏铝酸盐
上述制备方法步骤3中，结晶温度为100~200 oC，优选120~180 oC，结晶6~120 h，优选24~96 h。
上述制备方法步骤4中，干燥温度为80~120 oC，干燥时间6~24 h，在空气气氛中煅烧温度为400~1000 oC，优选500~800 oC，煅烧时间为1~24 h，优选6~12 h。
与现有技术相比，本发明制备的用于低浓度甲烷催化燃烧的分子筛包封Pd核壳结构催化剂，具有制备方法简单、低温活性高、抗水性能和高温稳定性好的特点，适用于实际的应用过程。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的说明，但本发明的保护范围并不局限于实施例所示的范围。
实施例1：
一种用于低浓度甲烷催化燃烧的S-1分子筛包封Pd核壳结构催化剂中，催化剂的重量以100%计，贵金属Pd按贵金属元素重量计，贵金属Pd的重量百分比为0.4%。在100 mL反应釜中加入四丙基氢氧化铵的水溶液和（3-巯丙基）三乙氧基硅烷，搅拌2 h后加入0.54mL的0.038 g/mL Pd(NO3)2´2H2O的溶液，混合液搅拌30 min后，按目标产物计量比缓慢加入气相二氧化硅。搅拌后，将所得的混合物放入不锈钢高压釜中，在180 oC下进行结晶24 h。所得产物通过离心收集沉淀物，用去离子水洗涤2次，在80 oC下干燥12 h，最后在800 oC的空气中煅烧4 h后，得到S-1分子筛包封Pd基核壳结构催化剂。
实施例2：
一种用于低浓度甲烷催化燃烧的S-1分子筛包封Pd核壳结构催化剂中，催化剂的重量以100%计，贵金属Pd按贵金属元素重量计，贵金属Pd的重量百分比为2%。在100 mL 反应釜中加入四丙基氢氧化铵的水溶液和（3-巯丙基）三甲氧基硅烷，搅拌2 h后加入1.8 mL的0.038 g/mL的 Pd(NO3)2´2H2O的溶液，混合液搅拌60 min后，按目标产物计量比缓慢加入硅酸钠。搅拌后，将所得的混合物放入不锈钢高压釜中，在160 oC下进行结晶96 h。所得产物通过离心收集沉淀物，用去离子水洗涤2次，在100 oC下干燥10 h，最后在900 oC的空气中煅烧2 h后，得到S-1分子筛包封Pd基核壳结构催化剂。
实施例3：
一种用于低浓度甲烷催化燃烧的S-1分子筛包封Pd核壳结构催化剂中，催化剂的重量以100%计，贵金属Pd按贵金属元素重量计，贵金属Pd的重量百分比为3%。在100 mL 反应釜中加入氢氧化铵的水溶液和（3-巯丙基）三甲氧基硅烷，搅拌2 h后加入2.7 mL的0.038g/mL Pd(NO3)2´2H2O的溶液，混合液搅拌40 min后，按目标产物计量比缓慢加入硅酸四乙酯。搅拌后，将所得的混合物放入不锈钢高压釜中，在170 oC下进行结晶72 h。所得产物通过离心收集沉淀物，用去离子水洗涤2次，在100 oC下干燥12 h，最后在500 oC的空气中煅烧12h后，得到S-1分子筛包封Pd基核壳结构催化剂。
实施例4：
一种用于低浓度甲烷催化燃烧的Beta分子筛包封Pd核壳结构催化剂中，催化剂的重量以100%计，贵金属Pd按贵金属元素重量计，贵金属Pd的重量百分比为0.6%。在100 mL反应釜中加入NaOH的水溶液和（3-巯丙基）三甲氧基硅烷，搅拌2 h后加入0.395 mL的0.038g/mL Pd(NO3)2´2H2O的溶液，混合液搅拌40 min后，按目标产物计量比缓慢加入气相二氧化硅和NaAlO2溶液。搅拌后，加入适量的商用分子筛（C-Beta）作为晶种，将所得的混合物放入不锈钢高压釜中，在120 oC下静态水热结晶72 h。所得产物通过离心收集沉淀物，用去离子水洗涤2次，在100 oC下干燥12 h，最后在600 oC的空气中煅烧4 h后，得到Beta分子筛包封Pd基核壳结构催化剂。
分别取200 mg实施例1-4所述催化剂，放置于管式固定床反应器中进行实验，反应气体连续通过管式固定床，反应空速为30,000 mL g-1 h-1，通入气体的组成为甲烷：氧气：氮气=1:20:79（体积分数）。催化剂的抗水热性能使用鼓泡器在上述反应装置中引入体积分数为10%的水蒸气，测试催化剂在水汽条件下的长时间的稳定性。性能测试评价结果如表1所示。
表1催化剂活性评价结果
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | |
| 甲烷转化率为10%的温度 | 270 ℃ | 290℃ | 270 ℃ | 260 ℃ |
| 转化率为99%的温度 | 360 ℃ | 400 ℃ | 360 ℃ | 360 ℃ |
| 50 h连续性反应稳定性的甲烷转化率变化 | 从99%到99% | 从99%到99% | 从99%到99% | 从90%到90% |
| 10 vol.% 水蒸气下60 h连续性反应的甲烷转化率变化 | 从88%到92% | 从88%到90% | 从88%到90% | 从95%到90% |
| 800 oC、10 vol.% 水蒸气下6 h连续性反应的甲烷转化率变化 | 从99%到99% | 从99%到99% | 从99%到99% | / |
Claims (4)
1.一种用于低浓度甲烷催化燃烧的钯基核壳结构催化剂，由Beta或S-1分子筛壳层和Pd纳米颗粒核组成，以催化剂的重量为100％计，贵金属Pd按贵金属元素重量计，贵金属Pd的重量百分比为0.1～5％；其特征在于，催化剂的制备包括以下步骤：(1)将特定硅源溶于碱性溶液中；(2)将钯前体溶液和/或分子筛晶种、硅源和/或铝源缓慢加到步骤1中的混合溶液中；(3)将步骤2制备的反应混合液倒入水热釜中加热结晶；(4)将步骤3中得到的固体样品洗涤、干燥和煅烧得到分子筛包封Pd核壳结构催化剂。
2.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述催化剂制备方法中特定硅源为(3-巯丙基)三乙氧基硅烷、(3-巯丙基)三甲氧基硅烷或其他含有巯基官能团的硅烷，所述硅源为硅胶、水玻璃、硅酸钠、气相二氧化硅、正硅酸乙酯中的任意一种。
3.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述催化剂制备方法中结晶温度为100～200oC，结晶时间6～120h。
4.权利要求1-3任一项所述的钯基核壳结构催化剂在低浓度甲烷催化燃烧反应中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110708219.7A CN113385217B (zh) | 2021-06-25 | 2021-06-25 | 一种用于低浓度甲烷催化燃烧的钯基核壳结构催化剂及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110708219.7A CN113385217B (zh) | 2021-06-25 | 2021-06-25 | 一种用于低浓度甲烷催化燃烧的钯基核壳结构催化剂及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113385217A CN113385217A (zh) | 2021-09-14 |
| CN113385217B true CN113385217B (zh) | 2024-03-15 |
Family
ID=77623948
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110708219.7A Active CN113385217B (zh) | 2021-06-25 | 2021-06-25 | 一种用于低浓度甲烷催化燃烧的钯基核壳结构催化剂及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113385217B (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114324495B (zh) * | 2021-12-08 | 2024-05-24 | 复旦大学 | 用于甲烷检测的纳米传感材料及其制备方法、甲烷传感器 |
| CN114950537B (zh) * | 2022-05-10 | 2023-09-12 | 华中科技大学 | 一种用于密闭空间消氢的含钯分子筛催化剂及其制备方法 |
| CN115445651A (zh) * | 2022-09-14 | 2022-12-09 | 浙江大学 | 用于甲烷催化燃烧的纯硅分子筛负载钯催化剂及制备方法 |
| CN115845839A (zh) * | 2022-11-22 | 2023-03-28 | 东莞理工学院 | 一种用于低浓度甲烷燃烧的催化剂及其制备方法 |
| CN116851004A (zh) * | 2023-05-23 | 2023-10-10 | 东莞理工学院 | 高效低温催化甲烷氧化的催化剂及其制备方法和应用 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105457653A (zh) * | 2015-07-25 | 2016-04-06 | 中山大学 | 一种用于低浓度甲烷催化燃烧的表面强化型钯基催化剂及其制备方法 |
| CN106492824A (zh) * | 2016-08-30 | 2017-03-15 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 一种甲烷燃烧催化剂、制备方法及应用 |
| CN107442155A (zh) * | 2017-06-29 | 2017-12-08 | 大连理工大学 | 一种Silicalite‑1单晶包覆纳米钯核壳催化剂的制备方法及其催化应用 |
| CN107983401A (zh) * | 2017-11-23 | 2018-05-04 | 太原理工大学 | 一种ZSM-5封装的单原子层Pd催化剂及其制备方法和应用 |
| CN109701614A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-05-03 | 大连理工大学 | 一种核壳型Beta分子筛催化剂的制备方法 |
| CN109772443A (zh) * | 2019-03-18 | 2019-05-21 | 中触媒新材料股份有限公司 | 一种ZSM-12分子筛负载高分散Pt催化剂及其制备方法 |
| CN110327938A (zh) * | 2019-07-30 | 2019-10-15 | 苏州卡泰里环保能源有限公司 | 一种核壳结构催化燃烧催化剂及其制备方法 |
| CN111215122A (zh) * | 2018-11-26 | 2020-06-02 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种钯基甲烷催化燃烧催化剂及制备和应用 |
| CN111686795A (zh) * | 2020-06-15 | 2020-09-22 | 大连理工大学 | 硫掺杂的kl分子筛封装铑纳米粒子核壳催化剂的一锅法制备及催化苯酚选择性加氢的应用 |
-
2021
- 2021-06-25 CN CN202110708219.7A patent/CN113385217B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105457653A (zh) * | 2015-07-25 | 2016-04-06 | 中山大学 | 一种用于低浓度甲烷催化燃烧的表面强化型钯基催化剂及其制备方法 |
| CN106492824A (zh) * | 2016-08-30 | 2017-03-15 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 一种甲烷燃烧催化剂、制备方法及应用 |
| CN107442155A (zh) * | 2017-06-29 | 2017-12-08 | 大连理工大学 | 一种Silicalite‑1单晶包覆纳米钯核壳催化剂的制备方法及其催化应用 |
| CN107983401A (zh) * | 2017-11-23 | 2018-05-04 | 太原理工大学 | 一种ZSM-5封装的单原子层Pd催化剂及其制备方法和应用 |
| CN111215122A (zh) * | 2018-11-26 | 2020-06-02 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种钯基甲烷催化燃烧催化剂及制备和应用 |
| CN109701614A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-05-03 | 大连理工大学 | 一种核壳型Beta分子筛催化剂的制备方法 |
| CN109772443A (zh) * | 2019-03-18 | 2019-05-21 | 中触媒新材料股份有限公司 | 一种ZSM-12分子筛负载高分散Pt催化剂及其制备方法 |
| CN110327938A (zh) * | 2019-07-30 | 2019-10-15 | 苏州卡泰里环保能源有限公司 | 一种核壳结构催化燃烧催化剂及其制备方法 |
| CN111686795A (zh) * | 2020-06-15 | 2020-09-22 | 大连理工大学 | 硫掺杂的kl分子筛封装铑纳米粒子核壳催化剂的一锅法制备及催化苯酚选择性加氢的应用 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 沸石封装金属纳米颗粒提高多相反应催化性能研究进展;金竹等;《化学反应工程与工艺》;20191025(第05期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113385217A (zh) | 2021-09-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113385217B (zh) | 一种用于低浓度甲烷催化燃烧的钯基核壳结构催化剂及其制备方法 | |
| CN111036280B (zh) | Fe/Cu-SSZ-13分子筛的制备方法 | |
| CN111974444A (zh) | 一种一锅法制备的小孔分子筛负载贵金属材料的制备方法及其应用 | |
| CN105312083B (zh) | Cha型硅铝磷分子筛及其制备方法和应用 | |
| EP3318533A1 (en) | Copper-supported zeolite and exhaust-gas purification treatment catalyst containing said zeolite | |
| CN105314648A (zh) | Cha型硅铝分子筛及其制备方法和应用 | |
| CN112452353A (zh) | 一种用于VOCs消除的多级孔分子筛催化剂及其制备方法 | |
| CN104190464B (zh) | 一种Sn基微孔分子筛NOx‑SCR催化剂制备方法 | |
| CN111569863A (zh) | 一种碳掺杂钼酸铋/凹凸棒石复合材料的制备方法及其在光催化固氮中的应用 | |
| CN107744830B (zh) | 一步法制备Cu基分子筛SCR催化剂的方法 | |
| CN113289629B (zh) | 一种用于柴油车尾气净化的三维复合烧绿石氨氧化催化剂 | |
| CN112619699B (zh) | 一种ssz-13分子筛的后处理方法 | |
| CN111001435B (zh) | 一种中空Cu-SSZ-13分子筛催化剂及应用 | |
| CN111203219B (zh) | 一种用于二氧化碳制甲酸的铜基催化剂、制备方法及应用 | |
| CN111001433B (zh) | 负载钯铜合金纳米颗粒的介孔沸石及其制备方法及应用 | |
| CN112871166A (zh) | 一种负载型催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN111514929B (zh) | 具有双铝中心的Cu-SSZ-13催化剂和H-SSZ-13分子筛及其制备方法和应用 | |
| CN111111641A (zh) | 一种二氧化铈基催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN108448123B (zh) | 一种用于低温水煤气变换反应的铈基催化剂及其制备方法 | |
| US20020094314A1 (en) | Method for the reduction and removal of nitrogen oxides | |
| CN107597183B (zh) | 一种脱硝催化剂的制备方法 | |
| CN109622027A (zh) | 一种用于氧化亚氮分解的催化剂及其制备方法 | |
| CN113117738B (zh) | 一种用于非氨scr脱硝反应的催化剂的制备方法及其用途 | |
| CN102911694B (zh) | 一种费托合成方法和费托合成催化剂 | |
| CN111250078B (zh) | MnOx@Eu-CeOx低温SCR烟气脱硝催化剂及其制备方法与应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |