TW201410320A - 高溫燃燒觸媒 - Google Patents

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Noelia Montserrat Cortes Felix
Andrew Charles Scullard
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Johnson Matthey Plc
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Abstract

本發明描述一種用於高溫燃燒烴之受載貴金屬觸媒，其包含耐火金屬氧化物載體材料上之總共1重量%至10重量%之一或多種貴金屬，其進一步包含總共1重量%至20重量%之一或多種選自元素週期表之稀土及第IA族、第IIA族及第IIIA族之穩定化金屬，其中該貴金屬中之至少一部分係以與該等穩定化金屬中之一或多者之混合型金屬氧化物形式存在。

Description

高溫燃燒觸媒
本發明係關於一種用於高溫燃燒含烴氣體之觸媒。
包含氧化鉑及/或氧化鈀之高溫燃燒觸媒存在使用穩定性不良之問題。咸信此問題係起因於在所用高溫下觸媒中存在之PdO還原為活性較小之金屬及/或活性PdO/Pd/Pt/PtOx合金物質之燒結。
吾人已發現藉由包括某些穩定化金屬，可顯著改良使用穩定性。
因此，本發明提供一種用於高溫燃燒烴之受載貴金屬觸媒，其包含耐火金屬氧化物載體材料上之總共1重量%至10重量%之一或多種貴金屬，其進一步包含總共1重量%至20重量%之一或多種選自元素週期表之稀土及第IA族、第IIA族及第IIIA族之穩定化金屬，其中該貴金屬中之至少一部分以與該等穩定化金屬中之一或多者之混合型金屬氧化物的形式存在。
本發明進一步提供一種製備該觸媒之方法，該方法包含：以任一次序用穩定化金屬之溶液及貴金屬之溶液分別浸漬耐火金屬氧化物之步驟；及在各該等浸漬之後的第一煅燒步驟及第二煅燒步驟，其中該第一煅燒步驟係在介於400℃至600℃範圍內之最高溫度下進行，且該第二煅燒步驟在介於600℃至950℃範圍內之最高溫度下進行。
本發明進一步提供一種用於高溫燃燒烴之反應器，其包含複數個實質上平行的反應通道，其中至少一個通道設置有該受載貴金屬觸媒。
不希望受理論束縛，看來似乎本發明製程中之穩定化金屬與觸媒之貴金屬組分相互作用且在載體上產生混合型貴金屬-穩定劑金屬氧化物。令人驚訝的是，該作用減少燒結且無初始活性之顯著降低。此情況與載體之穩定作用形成對比。
受載貴金屬觸媒包含總共1重量%至10重量%之一或多種貴金屬。總貴金屬含量較佳在5重量%至10重量%範圍內。貴金屬可以包括混合型金屬氧化物之貴金屬氧化物形式及以元素形式兩者存在於觸媒中。因此，當存在兩種或兩種以上貴金屬時，亦可存在一或多種貴金屬合金。貴金屬較佳包含鉑及/或鈀，其中鉑及/或鈀中之至少一部分係以與穩定化金屬之混合型金屬氧化物形式存在。亦可包括銠、銥或釕中之一或多者。貴金屬更佳包含鉑及鈀，其中鉑及/或鈀中之至少一部分係以氧化物形式存在，包括與穩定化金屬之混合型金屬氧化物，且其可進一步包含一或多種Pt/Pd合金。在此類觸媒中，鈀與鉑之重量比為1：10至10：1，較佳為1：2至10：1，更佳為1：2至2：1，最佳為約1：1。
該一或多種貴金屬受載在耐火金屬氧化物載體材料上。耐火金屬氧化物載體材料可選自由以下組成之群：氧化鋁、二氧化鈰、氧化鋯、二氧化鈦、二氧化矽及其混合物。亦可使用氧化錫。載體之BET表面積較佳為60m2/g，更佳為75m2/g。載體之孔隙體積較佳為0.5ml/g。較佳為氧化鋁及基於氧化鋁之載體，諸如穩定化之氧化鋯-氧化鋁載體。載體最佳為高溫穩定的氧化鋁載體，諸如δ氧化鋁，且尤其為θ氧化鋁。亦可使用混合型δ-θ氧化鋁。亦可使用α氧化鋁，不過其表面積及孔隙體積較低，且因此其為次佳的。適合之載體為可 購得的。
受載貴金屬觸媒進一步包含總共1重量%至20重量%之一或多種選自元素週期表之稀土及第IA族、第IIA族及第IIIA族之穩定化金屬。穩定化金屬可以一或多種金屬氧化物(包括混合型金屬氧化物)形式存在於觸媒中。「稀土」包括鑭系元素，尤其鈰、鐠及釹及其混合物。在一個實施例中，穩定化金屬由一或多種第IIA族金屬組成。在另一實施例中，穩定化金屬由一或多種第IIIA族金屬組成。在另一實施例中，穩定化金屬由一或多種稀土金屬組成。穩定化金屬較佳包含鋰、鈉、鉀、鎂、鈣、鍶、鋇、鈧、釔、鑭及鈰中之一或多者。
受載貴金屬觸媒包含貴金屬氧化物，該貴金屬氧化物包含貴金屬與穩定化金屬之混合型氧化物。混合型金屬氧化物可因此描述為M1M2Ox，其中M1為穩定化金屬，且M2為貴金屬，且x為滿足該等金屬之氧化態之整數。亦可存在非混合型金屬貴金屬氧化物，諸如PdO或PtO，然而觸媒中之至少一部分貴金屬氧化物係呈一或多種混合型金屬氧化物形式。較佳至少10莫耳%貴金屬氧化物、更佳至少25莫耳%貴金屬氧化物係呈一或多種混合型金屬氧化物形式。此可藉由X射線繞射(XRD)測定。
尤其較佳之穩定化金屬包含鈣，其視情況與一或多種其他穩定化金屬組合。在此類觸媒中，觸媒之鈣含量可在1重量%至10重量%範圍內，較佳在2.5重量%至7.5重量%範圍內。吾人已發現，此類觸媒令人驚訝地包含混合型金屬氧化物CaM3O4，其中M為Pd及/或Pt。咸信形成混合型貴金屬氧化物可能為所觀察到之使用穩定性改良之至少部分原因。
觸媒可藉由以下方式製備：(i)用貴金屬之溶液浸漬耐火金屬氧化物載體，乾燥，且在第一煅燒步驟中煅燒該經浸漬之載體，從而形成未經改質之觸媒；及(ii)用穩定化金屬之溶液浸漬該未經改質之觸 媒，乾燥，且在第二煅燒步驟中煅燒該經浸漬之觸媒，從而形成經改質之觸媒，其中該第一煅燒步驟係在介於400℃至600℃範圍內之最高溫度下進行，且該第二煅燒步驟在介於600℃至950℃範圍內之最高溫度下進行。
或者，觸媒可藉由以下方式製備：(i)用穩定化金屬之溶液浸漬耐火金屬氧化物，且乾燥，且在介於400℃至600℃範圍內之最高溫度下在第一煅燒步驟中煅燒該經浸漬之載體，從而形成經改質之載體材料；及(ii)用貴金屬之溶液浸漬該經改質之載體材料，且乾燥，且在介於600℃至950℃範圍內之最高溫度下在第二煅燒步驟中煅燒該經浸漬之經改質之載體。以此方式，使在不當金屬-載體相互作用中「損失」之穩定劑金屬之量降至最低。
此外，第二煅燒步驟較佳在於600℃至950℃下煅燒之前包含在介於400℃至600℃範圍內之最高溫度下的預煅燒步驟，從而控制金屬氧化物之形成。
可使用多種貴金屬化合物及穩定化金屬化合物，諸如市售金屬乙酸鹽或金屬硝酸鹽。可使用其他可溶性鹽。較佳使用較貴金屬過量之穩定化金屬以促進混合型金屬氧化物之形成。
乾燥及煅燒可一起或分別進行。分別乾燥較佳且包括將經浸漬之材料加熱至介於50℃與150℃之間持續一段時間，從而移除浸漬步驟中所用溶劑。
第一煅燒係在介於400℃至600℃範圍內之最高溫度下進行。第一煅燒時間較佳較短以使金屬-載體相互作用減至最少，且需要在0.5小時至5小時範圍內。類似地，預煅燒時間需要在0.5小時至5小時範圍內。第二煅燒包括在介於600℃至950℃範圍內之溫度下進行的步驟。第二煅燒時間可在1小時至16小時範圍內。第二煅燒較佳在介於750℃至850℃範圍內之最高溫度下進行，從而確保有效形成混合型貴金屬- 穩定劑金屬混合型氧化物且不會不當地形成載體-金屬混合型氧化物。儘管煅燒步驟可在惰性氣體(諸如氮氣)下進行，但其較佳在空氣下進行。在一個實施例中，在600℃至950℃下、尤其在750℃至850℃下之第二煅燒係在包含量在1體積%至20體積%範圍內之蒸汽之空氣中進行。此蒸汽處理可進一步增強觸媒穩定性。
耐火載體材料可為粉末，在該情況下，所得觸媒粉末可使用習知技術成形，從而形成經成形之觸媒單元，該觸媒單元可為具有凹槽或凸起及/或一或多個通孔之球形或圓柱形，經設計以減少使用中之壓降。或者，觸媒粉末可視情況與其他組分一起藉由擠壓形成習知蜂窩狀或整體式單元。觸媒粉末較佳形成洗塗層且以漿料形式塗覆至金屬或陶瓷觸媒載體上。金屬基板可為在加熱時形成氧化鋁之附著表面塗層之鋼合金，例如併有鋁之鐵磁體鋼合金(例如Fecralloy®)。觸媒載體可具有結構化填料之性質或可為陶瓷或金屬蜂窩結構，包括具有六角形橫截面之蜂窩結構、發泡體或一或多種金屬箔。若使用單一金屬箔，則其可具有深形成之波紋。或者，若複數個金屬箔一起使用以形成箔堆疊，則一些箔可具有波紋且其他箔可實質上平坦的，使得在交替堆疊時，其提供一系列縱向子通道。此類箔之厚度通常可在50μm與200μm之間，例如100μm。或者，觸媒載體可呈成形之載體單元形式，諸如具有一或多個通孔之丸粒，及藉由將其噴霧在盤塗佈裝置中之成形單元上來塗覆之洗塗層。耐火載體材料可替代地以成形單元形式使用，在該情況下貴金屬及穩定化金屬之浸漬、乾燥及煅燒直接產生成形之觸媒單元。
本發明進一步提供一種用於高溫燃燒烴之製程，其包含使烴與含氧氣體之氣體混合物與觸媒接觸。
「燃燒烴」意謂氣體中存在之任何烴均完全氧化成二氧化碳及蒸汽。因此，該製程與設法產生包含一氧化碳與氫氣之合成氣體混合 物之部分氧化製程不同。
烴可包括呈氣態形式之一或多種脂族及芳族烴，然而，本發明尤其用於包含短鏈(C1-C10)脂族烴之烴氣體流，尤其用於甲烷。饋入觸媒中之氣體混合物之甲烷含量可在0.01體積%至20體積%範圍內，但較佳在0.1體積%至5體積%範圍內。
諸如氣態硫化合物、一氧化碳、二氧化碳、氫氣、氮氧化物、蒸汽及惰性氣體之其他組分亦可存在於饋入觸媒中之氣體混合物中。
含氧氣體可為氧氣、富氧空氣或空氣。空氣通常較佳在燃燒製程中，但當包括氮氣不當時，可使用氧氣或富氧空氣。
燃燒在氧化條件下進行，且因此通常存在較所燃燒之烴過量之氧氣。較佳控制氣體混合物組成以防止煤煙形成。
烴與氧氣之混合物可使用習知加熱設備預熱至在650℃至950℃範圍內之預熱溫度。燃燒製程可在介於1巴絕對壓力至40巴絕對壓力、較佳1巴絕對壓力至10巴絕對壓力範圍內之壓力下操作。
氣體混合物可在安置於習知燃燒裝置之中或之上的觸媒上方通過。
或者，氣體混合物可在安置於小型或微型通道反應器中之觸媒上方通過。此類反應器包含複數個通道，氣體混合物經由該等通道流動，各通道通常具有至多10mm之高度及至多25mm之寬度。在小型通道反應器中，觸媒可安置於由一或多個如上所述之波狀箔形成之可移除插入物上。或者，通道可用丸粒化觸媒填充。在可具有5mm或5mm以下、較佳1mm或1mm以下之通道高度及寬度之微型通道反應器中，觸媒可安置於通道壁上。小型及微型通道反應器可經組態具有呈良好熱接觸形式之兩組鄰接的通道。此組態能夠實現鄰接通道之間的有效熱傳遞。
氣體混合物可在介於650℃至950℃、較佳700℃至900℃範圍內之 入口溫度下在觸媒上方通過。低於約650℃，觸媒之起燃及活性不能滿足所提出之任務，而高於950℃，則燃燒完全。
該製程可應用於以下各者：用於產生供吸熱反應(諸如合成氣或氫氣產生，包括蒸汽甲烷重組)用之熱量之催化燃燒；氣體渦輪機、生活用水加熱器、用於燃料電池之燃料處理器及工業製程加熱器中之催化燃燒；及廢氣之催化燃燒，包括催化轉化器中之廢氣氣味控制及廢氣排放控制，及柴油氧化。
藉由參考以下實例及圖1至圖5來進一步描述本發明。
圖1描繪一系列含有PdO之金屬穩定化觸媒之TPR， 圖2描繪含有PdO及PtO之金屬穩定化觸媒之TPR， 圖3描繪甲烷燃燒中鈣穩定化之觸媒及未經穩定之觸媒之活性及穩定性， 圖4描繪甲烷燃燒中鈣穩定化之觸媒及鋇穩定化之觸媒之活性及穩定性，及 圖5描繪甲烷燃燒中鈣穩定化之觸媒之活性及穩定性。
實例1. 製備經改質之觸媒載體
除非另作說明，否則所用載體材料為市售θ相變氧化鋁粉末，其在至多1000℃之溫度下穩定，且具有約100m2/g之表面積及約1.1ml/g之孔隙體積。在下文中，所報導之穩定化金屬之重量百分比為耐火載體材料上之金屬的重量百分比。
(a)5重量% Ca/Al2O3
將5.89g四水合硝酸鈣溶解於少量水中且在溫和加熱下補全至50ml。隨後，在不斷攪拌下分三份向20g氧化鋁載體中添加金屬溶液。使用少量水來沖洗玻璃器皿且達成微濕。接著，在105℃下乾燥經浸 漬之載體，隨後在500℃下煅燒2小時。
(b)1重量% Ca/Al2O3、2.93重量% Ca/Al2O3、10重量% Ca/Al2O3在至多10%之載體重量之Ca負載量下重複此方法。
(c)摻雜鋇：5重量% Ba/Al2O3、10重量% Ba/Al2O3、20重量% Ba/Al2O3
(d)摻雜鎂：1.77重量% Mg/Al2O3、5重量% Mg/Al2O3
(e)摻雜鍶：5重量% Sr/Al2O3
(f)摻雜鈰：10重量% Ce/Al2O3
(g)摻雜鑭：10重量% La/Al2O3
使用在介於1%至20%載體重量之範圍內之負載量下的其他穩定化金屬重複實例1(a)之方法。用於浸漬氧化鋁之金屬鹽如下：乙酸鋇99%、硝酸鋇99%、六水合硝酸鎂98%、硝酸鍶99%、六水合硝酸鈰99.6%、硝酸鑭。必要時加熱鹽溶液以達成鹽之溶解。在105℃下乾燥所有經浸漬之載體，隨後在500℃下煅燒2小時。
實例2. 使用經改質之載體製備觸媒
用硝酸鉑及硝酸鈀之溶液浸漬所選擇之實例1之經改質的觸媒載體，乾燥且煅燒，從而形成最終觸媒。硝酸鈀溶液含有15.10重量% Pd；硝酸鉑溶液含有16.17重量% Pt。
(a)(i)5.25% Pd/1.75% Pt/5重量% Ca/Al2O3
將1.74g硝酸鈀與0.54g硝酸鉑一起混合。隨後添加約2.5ml水以形成處理溶液。在攪拌的同時向5g 5重量% Ca/Al2O3載體中逐滴添加此溶液。載體之孔隙體積為約1ml/g。另外使用少量水來沖洗玻璃器皿且達成微濕。接著，在105℃下乾燥經浸漬之材料，隨後在500℃下煅燒2小時。
使用一系列經改質之載體及不同Pd及Pt負載量重複此方法。使用三種不同Pd：Pt比率(Pd：Pt(重量)3：1、1.8：1及1：1)，以總共7重量%(以 經改質之載體上之金屬計)製備組合之鈀及鉑觸媒。
(b)亦製備僅包含Pd或Pt作為貴金屬組分之觸媒。
(c)亦製備未經改質之載體上之比較性觸媒。
以下列出所製備之各種觸媒。在下文中，貴金屬之重量百分比以經改質之載體上之金屬計，而穩定化金屬之重量百分比以耐火載體材料上之金屬計。
(a)包含Pt及Pd及穩定化金屬之觸媒。
(b)包含Pt或Pd及穩定化金屬之觸媒
(c)不具有穩定化金屬之比較性觸媒
使用溫度程式化降低(TPR)比較觸媒之PdO還原性。在含10體積%氫氣之氮氣流下，在-50℃至300℃之溫度範圍內以20℃/分鐘緩升率進行TPR。
圖1描繪在具有5.25重量% Pd含量之不同的經穩定化之觸媒2(b)(ii)-(v)、(viii)及(x)及比較觸媒1上之PdO還原的變化性。比較1展示在75℃左右具有最大峰值之單一峰。向載體中添加穩定化金屬氧化物似乎使PdO還原偏移或產生PdO還原之清晰第二峰。包含5重量% Mg-氧化鋁載體之觸媒展示主峰略微向較高溫度偏移，而鍶展示兩個清晰峰：一者在75℃處覆蓋標準PdO峰且另一者在約175℃處。觸媒由5重量% Ca穩定化之2(b)(iv)TPR展示在75℃處無峰，且僅在175℃處有較大單一峰。
圖2描繪針對經CaO穩定化及經BaO穩定化之Pt/Pd觸媒以及未經改質之Pt/Pt觸媒獲得之TPR。結果再次展示穩定化金屬對貴金屬還原之作用。
觸媒之X射線繞射(XRD)分析指示混合型穩定劑-Pd(或Pt)氧化物的存在。在500℃及800℃下煅燒之兩種材料之XRD分析已完成：2(a)(iv)5.25 Pd 1.75 Pt/10 Ca/Al2O3 2(a)(v)3.5 Pd 3.5 Pt/5 Ca/Al2O3
觸媒包含θ氧化鋁及一些δ氧化鋁。Ca在於800℃下煅燒之後以CaPd3O4形式存在。Pt亦存在於此相中，其中兩種貴金屬可稍微互換。在800℃下煅燒之樣品中未看出CaO或Ca-鋁酸鹽物質之跡象。僅在500℃下煅燒不產生混合型金屬氧化物。
實例3：製備觸媒
首先，藉由用101.04g硝酸鈀(Pd含量15.10%)及95.11g硝酸鉑(Pt含量16.56%)及約250ml水浸漬450g氧化鋁來製備3.5% Pd 3.5% Pt/Al2O3觸媒。接著，將該材料乾燥隔夜且在500℃下煅燒4小時。
將2.95g四水合硝酸鈣溶解於約10ml水中。在攪拌的同時向10g經煅燒之3.5% Pd 3.5% Pt/Al2O3材料中逐滴添加此溶液。材料之孔隙體積為約1ml/g。另外使用少量水來沖洗玻璃器皿且達成微濕。接著，在105℃下乾燥經Ca浸漬之材料，隨後在500℃下再煅燒2小時，從而產生觸媒參考3(a)(i)。
實例4：觸媒測試
使用包含含封裝在熔爐中之丸粒化觸媒之石英管反應器之實驗室燃燒裝置測試實例2及實例3之觸媒。將經由質量流量控制器控制之三種氣體(N2、空氣、CH4)之混合物饋入該裝置。熔爐之上游，使經混合之饋入氣體通過加熱區段，在該加熱區段中向其中添加液體水以產生用於反應器之包含N2、空氣、CH4及蒸汽的饋入氣。產物氣體自反應器中回收且通過分水器以產生乾燥產物氣體，使用氣相層析分析該產物氣體。
在測試之前，在10體積%蒸汽中在空氣氛圍中在800℃下煅燒各觸媒12小時。發現此舉產生混合型金屬氧化物。
接著，在850℃之入口溫度下在1體積%甲烷、6.3體積%氧氣、15體積%H2O、其餘為N2之情況下使用實驗室燃燒裝置測試觸媒。壓力通常在250毫巴至750毫巴範圍內。MHSV為約12,000公升氣體/公克觸 媒/小時。出口溫度視觸媒活性及所得放熱而定通常為約850℃至950℃。
在整個測試時間期間記錄甲烷燃燒百分比，該測試時間通常持續40小時至100小時以允許獲得充足的穩定性資料。
藉由計算藉由量測烴之入口及出口濃度得到之所燃燒之烴(HC)百分比來確定活性。因此，活性百分比計算為：100-[(HCin/HCout)×100]。
下表列出在不同時間點下觸媒以計算之活性測試之結果。由於穩定性比總體活性更重要，故亦報導在該時期內效能之降低%。貴金屬含量以經改質之載體上之金屬之重量%報導。穩定化金屬含量以耐火金屬氧化物載體上之重量%報導。
儘管所有穩定化金屬似乎均具有作用，但在1重量%至10重量% 下之鈣由於提供在此等條件下最穩定觸媒而脫穎而出。圖3展示向觸媒調配物中添加Ca如何在對活性具有最小作用之情況下改良穩定性。在其他摻雜劑及在不同Pd：Pt比率情況下觀察到類似作用。
圖4展示在不同PGM比率(Pd：Pt 1：1以重量計)下之作用。當在未經改質之載體上比較時，看出此比率與富含Pd之調配物相比更穩定。
圖5描繪比較Pt用Ca改質前及Pt用Ca改質後之觸媒活性及穩定性。結果表明自用Ca處理後活性降低較小但穩定性相當。
實例5：觸媒測試
使用多通道反應器進行甲烷燃燒，該多通道反應器包括如上所述製備之經Ca改質之Pt/Pd燃燒觸媒及置放在反應器之通道內之金屬箔上的洗塗層。
該測試在三種不同平均溫度下在1050小時內運作。直至約600小時，平均溫度為約800℃，在600小時至850小時之間，平均溫度為約825℃，且在850小時至1050小時之間，平均溫度為約850℃。
隨時間監測甲烷轉化以確定觸媒穩定性。轉化存在最初降低，隨後在約200小時之後其達至穩態。此後當溫度增加時，觸媒活性亦增加，但在各種情況下，觸媒活性不明顯降低且轉化在約850℃下保持在約55%下。

Claims (34)

  1. 一種用於高溫燃燒烴之受載貴金屬觸媒，其包含耐火金屬氧化物載體材料上之總共1重量%至10重量%之一或多種貴金屬，其進一步包含總共1重量%至20重量%之一或多種選自元素週期表之稀土及第IA族、第IIA族及第IIIA族之穩定化金屬，其中該貴金屬中之至少一部分係以與該等穩定化金屬中之一或多者之混合型金屬氧化物形式存在。
  2. 如請求項1之觸媒，其中該總貴金屬含量係在5重量%至10重量%範圍內。
  3. 如請求項1或2之觸媒，其中該貴金屬包含鉑及/或鈀，其中該鉑及/或鈀中之至少一部分係以該混合型金屬氧化物形式存在。
  4. 如請求項1至3中任一項之觸媒，其中該貴金屬包含鉑及鈀，其中該鉑及/或鈀中之至少一部分係以氧化物形式存在且其可進一步包含一或多種Pt/Pd合金。
  5. 如請求項4之觸媒，其中鈀與鉑之重量比為1：10至10：1，較佳為1：2至10：1，更佳為1：2至2：1，最佳為約1：1。
  6. 如請求項1至5中任一項之觸媒，其中該耐火金屬氧化物載體材料係選自由以下組成之群：氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈦、二氧化矽、氧化錫及其混合物。
  7. 如請求項1至6中任一項之觸媒，其中該穩定化金屬包含鋰、鈉、鉀、鎂、鈣、鍶、鋇、鈧、釔、鑭及鈰中之一或多者。
  8. 如請求項1至7中任一項之觸媒，其中該穩定化金屬包含鈣。
  9. 如請求項8之觸媒，其中該耐火金屬氧化物載體上之該觸媒之鈣含量係在1重量%至10重量%範圍內，較佳在2.5重量%至7.5重量%範圍內。
  10. 如請求項8或9之觸媒，其中該混合型金屬氧化物包含CaM3O4，其中M為Pd及/或Pt。
  11. 如請求項1至10中任一項之觸媒，其中該耐火金屬氧化物載體材料為粉末。
  12. 一種製備如請求項1至11中任一項之觸媒之方法，該方法包含：以任一次序用穩定化金屬之溶液及貴金屬之溶液分別浸漬耐火金屬氧化物之步驟；及在各該等浸漬之後的第一煅燒步驟及第二煅燒步驟，其中該第一煅燒步驟係在介於400℃至600℃範圍內之最高溫度下進行，且該第二煅燒步驟係在介於600℃至950℃範圍內之最高溫度下進行。
  13. 如請求項12之方法，其包含以下步驟：(i)用貴金屬之溶液浸漬耐火金屬氧化物載體，乾燥，且在第一煅燒步驟中煅燒該經浸漬之載體，從而形成未經改質之觸媒；及(ii)用穩定化金屬之溶液浸漬該未經改質之觸媒，乾燥，且在第二煅燒步驟中煅燒該經浸漬之觸媒，從而形成該經改質之觸媒，其中該第一煅燒步驟係在介於400℃至600℃範圍內之最高溫度下進行，且該第二煅燒步驟係在介於600℃至950℃範圍內之最高溫度下進行。
  14. 如請求項12之方法，其包含以下步驟：(i)用該穩定化金屬之溶液浸漬該耐火金屬氧化物，且乾燥，且在介於400℃至600℃範圍內之最高溫度下在第一煅燒步驟中煅燒該經浸漬之載體，從而形成經改質之載體材料；及(ii)用該貴金屬之溶液浸漬該經改質之載體材料，且乾燥，且在介於600℃至950℃範圍內之最高溫度下在第二煅燒步驟中煅燒該經浸漬之經改質之載體。
  15. 如請求項12至14中任一項之方法，其中該第二煅燒步驟係在介於750℃至850℃範圍內之最高溫度下進行。
  16. 如請求項12至15中任一項之方法，其中該第二煅燒步驟包含在 介於400℃至600℃範圍內之最高溫度下之預煅燒步驟。
  17. 如請求項12至16中任一項之方法，其中該煅燒係在包含量在1體積%至20體積%範圍內之蒸汽之空氣中進行。
  18. 如請求項12至17中任一項之方法，其中該耐火金屬氧化物載體材料為粉末，且該所得觸媒粉末以洗塗層形式塗覆至金屬或陶瓷觸媒載體上。
  19. 一種用於高溫燃燒烴之反應器，其包含複數個實質上平行的反應通道，其中至少一個通道設置有用於高溫燃燒烴之受載貴金屬觸媒；該受載貴金屬觸媒包含耐火金屬氧化物載體材料上之總共1重量%至10重量%之一或多種貴金屬，其進一步包含總共1重量%至20重量%之一或多種選自元素週期表之稀土及第IA族、第IIA族及第IIIA族之穩定化金屬，其中該貴金屬中之至少一部分係以與該等穩定化金屬中之一或多者之混合型金屬氧化物形式存在。
  20. 如請求項19之反應器，其中該觸媒受載於可移除結構上。
  21. 如請求項19之反應器，其中該可移除結構為箔。
  22. 如請求項19之反應器，其中各通道係由一或多個壁界定，且其中該觸媒設置在該等壁上。
  23. 如請求項19之反應器，其中該觸媒係呈粉末、丸粒或粒子形式。
  24. 如請求項19之反應器，其中未設置有該貴金屬觸媒之至少一個通道設置有用於吸熱反應之觸媒。
  25. 如請求項24之反應器，其中該吸熱反應為蒸汽甲烷重組。
  26. 如請求項25之反應器，其中該用於蒸汽甲烷重組之觸媒設置在交替通道中，且該貴金屬觸媒設置在其餘通道中。
  27. 如請求項19之反應器，其中各通道具有至少一個小於10mm之尺 寸。
  28. 一種用於高溫燃燒烴之製程，其包含使烴與含氧氣體之氣體混合物與如請求項1之觸媒接觸。
  29. 如請求項28之製程，其中該烴包括呈氣態形式之一或多種脂族及芳族烴，較佳為包含短鏈(C1-C10)脂族烴之烴氣體流，更佳為甲烷。
  30. 如請求項28或29之製程，其中該烴包括甲烷，且饋入該觸媒中之該氣體混合物中之該甲烷含量係在0.01體積%至20體積%範圍內，較佳為0.1體積%至5體積%。
  31. 如請求項28至30中任一項之製程，其中該含氧氣體為氧氣、富氧空氣或空氣。
  32. 如請求項28至31中任一項之製程，其中將該烴與氧氣之混合物預熱至在650℃至950℃範圍內之預熱溫度。
  33. 如請求項28至32中任一項之製程，其在1巴絕對壓力至40巴絕對壓力、較佳1巴絕對壓力至10巴絕對壓力範圍內之壓力下操作。
  34. 如請求項28至33中任一項之製程，其在如請求項19至27中任一項之反應器中操作。
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