CN115445651A - 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 - Google Patents
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 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115445651A CN115445651A CN202211116036.7A CN202211116036A CN115445651A CN 115445651 A CN115445651 A CN 115445651A CN 202211116036 A CN202211116036 A CN 202211116036A CN 115445651 A CN115445651 A CN 115445651A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- molecular sieve
- pure silicon
- silicon molecular
- catalyst
- methane
- 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.)
- Pending
Links
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 112
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 92
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 66
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 66
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 66
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 60
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 title claims abstract description 60
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 60
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 49
- 238000007084 catalytic combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 21
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 34
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 30
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 12
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 10
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 6
- GPNDARIEYHPYAY-UHFFFAOYSA-N palladium(ii) nitrate Chemical compound [Pd+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O GPNDARIEYHPYAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 5
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 4
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims description 4
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 3
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 11
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract description 3
- 238000003795 desorption Methods 0.000 abstract description 2
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 abstract description 2
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 abstract description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical group [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 2
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical group [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Chemical group 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical group [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 2
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Chemical group 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Chemical group 0.000 description 2
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 2
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000684 Cobalt-chrome Inorganic materials 0.000 description 1
- WAIPAZQMEIHHTJ-UHFFFAOYSA-N [Cr].[Co] Chemical compound [Cr].[Co] WAIPAZQMEIHHTJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 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
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010952 cobalt-chrome Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 229910052878 cordierite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N dimagnesium dioxido-bis[(1-oxido-3-oxo-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3-disila-5,7-dialuminabicyclo[3.3.1]nonan-7-yl)oxy]silane Chemical compound [Mg++].[Mg++].[O-][Si]([O-])(O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2)O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2 JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 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
- 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
- B01J35/391—Physical properties of the active metal ingredient
- B01J35/393—Metal or metal oxide crystallite size
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/46—Removing components of defined structure
- B01D53/72—Organic compounds not provided for in groups B01D53/48 - B01D53/70, e.g. hydrocarbons
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
-
- 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
- B01J29/005—Mixtures of molecular sieves comprising at least one molecular sieve which is not an aluminosilicate zeolite, e.g. from groups B01J29/03 - B01J29/049 or B01J29/82 - B01J29/89
-
- 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
-
- 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
-
- 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
- B01J2229/00—Aspects of molecular sieve catalysts not covered by B01J29/00
- B01J2229/10—After treatment, characterised by the effect to be obtained
- B01J2229/18—After treatment, characterised by the effect to be obtained to introduce other elements into or onto the molecular sieve itself
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/20—Capture or disposal of greenhouse gases of methane
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明涉及催化剂制备技术，旨在提供一种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。该催化剂包含作为活性组分的金属钯纳米颗粒和作为载体的纯硅分子筛材料；其中，金属钯纳米颗粒的粒径为2～5nm，金属钯纳米颗粒与纯硅分子筛的质量比0.001～0.02︰1；纯硅分子筛材料中只含有硅和氧两种元素。该产品所用纯硅分子筛在甲烷催化燃烧反应中有利于产物水的快速脱附，从而促进反应平衡移动提高催化燃烧效率；可在较温和条件下实现甲烷完全催氧化为二氧化碳和水，且具有良好的稳定性；贵金属含量低，催化剂成本低；同时还具有好的稳定性，低温活性；能够用于甲烷燃烧，可用于天然气汽车和工业源尾气净化领域。
Description
技术领域
本发明涉及催化剂制备技术，特别涉及一种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。
背景技术
甲烷是天然气汽车和工业源尾气排放的重要污染物之一，是温室效应系数很高的温室气体，如何控制和消除甲烷排放也成为环境领域研究的热点之一。
采用催化燃烧技术是有效控制甲烷排放的最有效方法之一，催化燃烧方法具有净化效率高，处理废气浓度宽，无二次污染等优点，其核心是设计和制备高性能的催化剂。
在甲烷的催化燃烧技术中，最常用的是负载型贵金属钯基催化剂。专利CN105457653A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及其制备方法，该催化剂由活性组分钯和尖晶石界面强化层组成，所述尖晶石界面强化层由金属M盐和氧化铝载体原位高温反应生成，以催化剂的重量为100％计，贵金属活性组分钯的质量百分比为0.05％～5％，M的质量百分比为0.05％～20％；所述M为镍、钴或锰。该催化剂在300℃时甲烷最高转化率43％，在400℃条件下连续转化50h甲烷转化率均有所下降。专利CN102626640A公开了一种用于甲烷低温氧化反应的整体式催化剂及其制备，由堇青石蜂窝陶瓷载体及涂覆在载体上的涂层组成，述涂层的表达式为Pd/CoxCry-M/Al2O3，式中Pd为贵金属钯；CoxCry为钴铬复合氧化物，其中钴铬摩尔比介于0.001～100；M为掺杂的金属，M为铈、锆、镧、铁、镍、锰中的一种或一种以上，当为两种或两种以上时，其间比例任意，且掺杂量(摩尔比)M∶(Co+Cr+M)＜0.10；Al2O3为具有高热稳定性的γ-Al2O3。该催化剂具有较好的甲烷起燃温度，但未对甲烷的全转化最低温度以及连续反应条件下稳定性问题做出进一步研究。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提供一种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。
为了解决技术问题，本发明的解决方案是：
提供一种用于甲烷催化燃烧的纯硅分子筛负载钯催化剂，该催化剂包含作为活性组分的金属钯纳米颗粒和作为载体的纯硅分子筛材料；其中，金属钯纳米颗粒的粒径为2～5nm，金属钯纳米颗粒与纯硅分子筛的质量比0.001～0.02︰1；纯硅分子筛材料中只含有硅和氧两种元素。
作为本发明的优选方案，所述纯硅分子筛的骨架类型为MFI、*BEA、CHA、AEI、MEL中的一种，或者是两种以上的混合物。
本发明进一步提供了前述纯硅分子筛负载钯催化剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照聚乙烯醇︰硝酸钯︰水的质量比为3︰1︰20，将聚乙烯醇和硝酸钯溶解在去离子水中；然后在剧烈搅拌条件下迅速加入NaBH4水溶液，NaBH4与Pd2+的质量比为2︰1；
(2)向上述溶液中加入纯硅分子筛，纯硅分子筛与Pd2+的质量比为100︰1；搅拌5h后，经离心洗涤、室温干燥和焙烧处理，得到纯硅分子筛负载钯催化剂。
作为本发明的优选方案，所述步骤(1)中，所述剧烈搅拌是指搅拌速度为120转/分钟；NaBH4水溶液的质量浓度为5％。
作为本发明的优选方案，所述步骤(2)中，所述焙烧温度为500℃，焙烧时间为4小时。
本发明还提供了前述纯硅分子筛负载钯催化剂的应用方法，是将所述催化剂置于天然气汽车或煤矿乏风瓦斯的后处理系统中，通过催化燃烧反应将甲烷完全转变成水和二氧化碳。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、纯硅分子筛具有较好的疏水性能，在甲烷催化燃烧反应中有利于产物水的快速脱附，从而促进反应平衡移动提高催化燃烧效率。
2、本发明制备的催化剂可在较温和条件下实现甲烷完全催氧化为二氧化碳和水，且具有良好的稳定性。
3、本发明制备的催化剂贵金属含量低，催化剂成本低；同时还具有好的稳定性，低温活性。
4、本发明的催化剂能够用于甲烷燃烧，可用于天然气汽车和工业源尾气净化领域，例如天然气汽车或煤矿乏风瓦斯中的甲烷消除。
4、本发明制备方法简单，且易于工业大规模生产。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型单非限制性的实例如下：
实施例1
本实施例的催化剂包括活性组分金属钯纳米颗粒和纯硅MFI分子筛载体，金属钯纳米颗粒与纯硅分子筛的质量比为0.001︰1；金属钯纳米颗粒的平均粒径为2nm；纯硅分子筛材料中只含有硅和氧两种元素。
该催化剂通过下述方式制备获得：(1)将聚乙烯醇和硝酸钯溶解在去离子水中(聚乙烯醇、硝酸钯和水的质量比为3：1：20)；在剧烈搅拌(120转/分)的条件下迅速加入NaBH4水溶液(质量浓度为5％)，NaBH4用量与Pd2+的质量比为2︰1；(2)向上述溶液中加入纯硅分子筛，纯硅分子筛与Pd2+的质量比为100︰1；搅拌5h，经离心洗涤和室温干燥、在500℃焙烧4小时处理后，得到纯硅分子筛负载钯催化剂。
该催化剂的使用方法：将纯硅分子筛负载钯催化剂置于天然气汽车或煤矿乏风瓦斯的后处理系统中，通过催化燃烧反应将甲烷完全转变成水和二氧化碳。
实施例2
本实施例的催化剂包括活性组分金属钯纳米颗粒和纯硅*BEA分子筛载体，金属钯纳米颗粒与纯硅分子筛的质量比为0.002︰1；金属钯纳米颗粒的平均粒径为2.5nm；纯硅分子筛材料中只含有硅和氧两种元素。
该催化剂的制备方法参照实施例1，对金属钯纳米颗粒与纯硅分子筛的用量进行相应调整；制备所得催化剂的使用方法也参照实施例1。
实施例3
本实施例的催化剂包括活性组分金属钯纳米颗粒和纯硅CHA分子筛载体，金属钯纳米颗粒与纯硅分子筛的质量比为0.005︰1；金属钯纳米颗粒的平均粒径为3nm；纯硅分子筛材料中只含有硅和氧两种元素。
该催化剂的制备方法参照实施例1，对金属钯纳米颗粒与纯硅分子筛的用量进行相应调整；制备所得催化剂的使用方法也参照实施例1。
实施例4
本实施例的催化剂包括活性组分金属钯纳米颗粒和纯硅AEI分子筛载体，金属钯纳米颗粒与纯硅分子筛的质量比为0.01︰1；金属钯纳米颗粒的平均粒径为5nm；纯硅分子筛材料中只含有硅和氧两种元素。
该催化剂的制备方法参照实施例1，对金属钯纳米颗粒与纯硅分子筛的用量进行相应调整；制备所得催化剂的使用方法也参照实施例1。
实施例5
本实施例的催化剂包括活性组分金属钯纳米颗粒和纯硅MEL分子筛载体，金属钯纳米颗粒与纯硅分子筛的质量比为0.02︰1；金属钯纳米颗粒的平均粒径为3.5nm；纯硅分子筛材料中只含有硅和氧两种元素。
该催化剂的制备方法参照实施例1，对金属钯纳米颗粒与纯硅分子筛的用量进行相应调整；制备所得催化剂的使用方法也参照实施例1。
实施例6
本实施例的催化剂包括活性组分金属钯纳米颗粒和纯硅MFI掺混*BEA分子筛载体，金属钯纳米颗粒与纯硅分子筛的质量比为0.01︰1；金属钯纳米颗粒的平均粒径为3nm；纯硅分子筛材料中只含有硅和氧两种元素。
该催化剂的制备方法参照实施例1，对金属钯纳米颗粒与纯硅分子筛的用量进行相应调整；制备所得催化剂的使用方法也参照实施例1。
性能测定
取0.1g甲烷催化燃烧催化剂置于内径为6mm的固定床反应器中，以N2为平衡气，空速为60000ml/g.h-1，反应气体连续通入固定床反应器，反应气体甲烷的浓度为1500ppm，其中氧气含量占5vol.％。
各实施例催化剂产品在催化燃烧反应中的相应温度如下表所示。
表1
| 序号 | 甲烷转化率达到90％所需的温度(℃) |
| 实施例1 | >450 |
| 实施例2 | 450 |
| 实施例3 | 430 |
| 实施例4 | 390 |
| 实施例5 | 350 |
| 实施例6 | 380 |
从表1可以看出：本发明提供的甲烷催化燃烧催化剂，其甲烷转化率达到90％时的燃烧温度通常在400℃左右，最低燃烧温度可下探至350℃。相对于CN113648995A文献记载的催化燃烧温度>425℃而言，在相对更低的燃烧温度条件下，本发明的甲烷催化燃烧催化剂具有更高甲烷转化率，故具有更好的催化活性。
另外，相对于CN114904569A文献记载的催化剂中质量占比在1-5％的范围而言，本发明的甲烷催化燃烧催化剂中金属钯纳米颗粒与纯硅分子筛的质量比0.001～0.02︰1，所使用贵金属含量相对更低，能够大大节约催化剂的成本。
申请人声明，本发明通过上述实例来说明所述吸附剂的详细组成，但本发明并不局限于上述详细组成，即不意味着本发明必须依赖上述详细组成才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换以及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (6)
1.一种用于甲烷催化燃烧的纯硅分子筛负载钯催化剂，其特征在于，该催化剂包含作为活性组分的金属钯纳米颗粒和作为载体的纯硅分子筛材料；其中，金属钯纳米颗粒的粒径为2～5nm，金属钯纳米颗粒与纯硅分子筛的质量比0.001～0.02︰1；纯硅分子筛材料中只含有硅和氧两种元素。
2.根据权利要求1所述的纯硅分子筛负载钯催化剂，其特征在于，所述纯硅分子筛的骨架类型为MFI、*BEA、CHA、AEI、MEL中的一种，或者是两种以上的混合物。
3.权利要求1所述纯硅分子筛负载钯催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照聚乙烯醇︰硝酸钯︰水的质量比为3︰1︰20，将聚乙烯醇和硝酸钯溶解在去离子水中；然后在剧烈搅拌条件下迅速加入NaBH4水溶液，NaBH4与Pd2+的质量比为2︰1；
(2)向上述溶液中加入纯硅分子筛，纯硅分子筛与Pd2+的质量比为100︰1；搅拌5h后，经离心洗涤、室温干燥和焙烧处理，得到纯硅分子筛负载钯催化剂。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述剧烈搅拌是指搅拌速度为120转/分钟；NaBH4水溶液的质量浓度为5％。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述焙烧温度为500℃，焙烧时间为4小时。
6.权利要求1所述纯硅分子筛负载钯催化剂的应用方法，其特征在于，是将所述催化剂置于天然气汽车或煤矿乏风瓦斯的后处理系统中，通过催化燃烧反应将甲烷完全转变成水和二氧化碳。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211116036.7A CN115445651A (zh) | 2022-09-14 | 2022-09-14 | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211116036.7A CN115445651A (zh) | 2022-09-14 | 2022-09-14 | 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 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115445651A true CN115445651A (zh) | 2022-12-09 |
Family
ID=84302378
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211116036.7A Pending CN115445651A (zh) | 2022-09-14 | 2022-09-14 | 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 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115445651A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116174016A (zh) * | 2023-03-01 | 2023-05-30 | 浙江天地环保科技股份有限公司 | 一种丙烷催化燃烧铂基催化剂及其制备方法 |
| CN116713029A (zh) * | 2023-05-09 | 2023-09-08 | 太原理工大学 | 高稳定性甲烷燃烧催化剂及其制备方法和应用 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB201504986D0 (en) * | 2015-02-13 | 2015-05-06 | Johnson Matthey Plc | Oxidation catalyst for treating a natural gas emission |
| CN113145163A (zh) * | 2021-04-29 | 2021-07-23 | 浙江大学 | 一种全硅分子筛负载钯的甲烷氧化催化剂及其制备方法 |
| CN113198490A (zh) * | 2021-05-26 | 2021-08-03 | 华东理工大学 | 一种用于甲烷低温燃烧的负载钯钴合金催化剂及其制备方法 |
| CN113385217A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-09-14 | 中山大学 | 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 |
-
2022
- 2022-09-14 CN CN202211116036.7A patent/CN115445651A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB201504986D0 (en) * | 2015-02-13 | 2015-05-06 | Johnson Matthey Plc | Oxidation catalyst for treating a natural gas emission |
| CN113145163A (zh) * | 2021-04-29 | 2021-07-23 | 浙江大学 | 一种全硅分子筛负载钯的甲烷氧化催化剂及其制备方法 |
| CN113198490A (zh) * | 2021-05-26 | 2021-08-03 | 华东理工大学 | 一种用于甲烷低温燃烧的负载钯钴合金催化剂及其制备方法 |
| CN113385217A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-09-14 | 中山大学 | 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 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116174016A (zh) * | 2023-03-01 | 2023-05-30 | 浙江天地环保科技股份有限公司 | 一种丙烷催化燃烧铂基催化剂及其制备方法 |
| CN116713029A (zh) * | 2023-05-09 | 2023-09-08 | 太原理工大学 | 高稳定性甲烷燃烧催化剂及其制备方法和应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN115445651A (zh) | 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 | |
| CN107398272B (zh) | 一种甲醛室温催化用复合载体催化剂及其制备方法 | |
| CN109529821B (zh) | 一种用于热催化甲醛降解的钯基催化剂 | |
| CN107511160B (zh) | 一种MOX/g-C3N4@SiO2催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN106890642B (zh) | 用于处理工业废气中苯类物质的催化剂及其制备方法 | |
| TW201323082A (zh) | 金-鈀承載於二氧化鈰觸媒之製法及其在去除有機氣體之應用 | |
| CN102489305A (zh) | 一种催化分解n2o的过渡金属复合氧化物催化剂及其制备方法 | |
| HUANG et al. | Preparation of honeycombed holmium-modified Fe-Mn/TiO2 catalyst and its performance in the low temperature selective catalytic reduction of NOx | |
| CN113198490A (zh) | 一种用于甲烷低温燃烧的负载钯钴合金催化剂及其制备方法 | |
| CN112108145A (zh) | 一种氧化铝负载铱团簇催化剂及其制备与应用 | |
| CN113181956A (zh) | 处理含氮挥发性有机复合污染物的组合催化剂和方法 | |
| CN107233895B (zh) | 一种机动车尾气净化用氧化催化剂及其制备方法 | |
| CN112007688A (zh) | 一种用于低温催化氧化挥发性有机污染物的钌催化剂、其制备方法及应用 | |
| CN113210010B (zh) | 一种分区域涂覆的voc催化剂及其制备方法 | |
| CN111085217A (zh) | 在堇青石上生长的三维多孔Mn-Co微球及制备与应用 | |
| CN111151241A (zh) | 一种整体蜂窝涂覆催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN111111656A (zh) | 一种常温催化引燃VOCs自持燃烧的耐高温催化燃烧催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN115155647B (zh) | 一种负载双金属单原子的bcn气凝胶催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN111054352B (zh) | 用于pta氧化尾气净化的整体式非贵金属催化剂及其制备方法 | |
| CN110694621A (zh) | 一种三效催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN113244949B (zh) | 高耐久核壳结构bea分子筛催化剂、制备方法及其应用 | |
| CN114471695A (zh) | 可高效降解含氰废气的催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN111185217A (zh) | 一种铬基氮化碳催化剂的固相法制备方法及应用 | |
| JP3985119B2 (ja) | 排ガス浄化用触媒および排ガス浄化方法 | |
| CN114797844B (zh) | 一种挥发性有机废气催化燃烧整体催化剂及其制法和应用 |
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 |