整體結(jié)構(gòu)型催化燃燒催化劑的制備及其性能研究-化工開題報(bào)告-文獻(xiàn)綜述-文庫(kù)吧
2025-01-03 22:36 本頁(yè)面
【正文】 鍍層厚度均勻、負(fù)載牢固。其優(yōu)點(diǎn)是避開了Pd貴金屬與堇青石蜂窩陶瓷膨脹系數(shù)不同，堇青石蜂窩陶瓷不能均勻牢固地負(fù)載Pd貴金屬的缺點(diǎn)，且鍍層均勻、致密。鍍層厚度容易控制，特別適于具有內(nèi)孔、細(xì)小孔、盲孔等的載體，只要鍍液能夠達(dá)到的部位，皆能獲得均勻的涂覆層。但是化學(xué)鍍法也有其缺點(diǎn)，化學(xué)鍍法要求鈀金屬濃度很大，且對(duì)基體形狀要求比較苛刻，成本比較大。而Tatiana Yuzhakova制備了PtPd CeO2/γAl2O3催化劑，則采用浸漬法，他們的做法是在浸漬前，要將γAl2O3在550℃的條件下進(jìn)行13小時(shí)的熱處理，將經(jīng)過熱處理后的氧化鋁載體放在含硝酸鋁，硝酸鈰，硝酸鈀和鉑的氯化物的溶液中浸漬一段時(shí)間后，以550℃的溫度煅燒一夜。他們將經(jīng)過熱處理的γAl2O3和未經(jīng)熱處理的γAl2O3進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過處理的γAl2O3平均直徑變小，煅燒過程使樣品的形貌變好，煅燒增加氧化鋁孔徑，這些孔可能消除大部分氣體擴(kuò)散的抑制效果，從而增加了催化劑催化活性。 非貴金屬貴金屬作為整體結(jié)構(gòu)型催化劑的活性中心體，雖然催化活性高，但也有一些缺點(diǎn)（如儲(chǔ)量稀少、價(jià)格昂貴）而催化劑性價(jià)比低。性對(duì)于貴金屬，非貴金屬催化劑的缺點(diǎn)是起燃溫度高、熱穩(wěn)定性不好、在潮濕環(huán)境下容易失活，因此對(duì)非貴金屬這些方面的研究都是重點(diǎn)。Mn、Cu、Co、Fe等過渡金屬以及其氧化物催化劑價(jià)格低廉、有較高的熱穩(wěn)定性和較好的抗毒性能，因此近年來(lái)人們對(duì)這些過渡金屬及其氧化物研究比較多。在催化燃燒領(lǐng)域中，非貴金屬催化劑不僅具有原料豐富、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)非貴金屬氧化物催化劑具有多種價(jià)態(tài)，容易形成氧化還原循環(huán)。非貴金屬催化劑大致可分為：?jiǎn)谓饘傺趸?、?fù)合金屬氧化物以及鈣鈦礦型金屬氧化物等。單一過度金屬氧化物因?yàn)榇呋阅懿患?，在整體結(jié)構(gòu)型催化劑中應(yīng)用比較少，下面將介紹復(fù)合金屬氧化物和鈣鈦礦型金屬氧化物在整體結(jié)構(gòu)型催化劑中的應(yīng)用。 復(fù)合金屬氧化物除了單組份貴金屬或非貴金屬外，復(fù)合金屬在整體結(jié)構(gòu)型催化劑中應(yīng)用也比較多，復(fù)合金屬氧化物之間由于存在結(jié)構(gòu)或電子調(diào)變等相互作用，其催化活性一般比相應(yīng)的單一金屬和金屬氧化物的活性高。貴金屬，非貴金屬，以及其氧化物組分以合適的比率緊密均勻地混合在一起，作為活性中心體可以制備良好活性和穩(wěn)定性的整體結(jié)構(gòu)型催化劑。李俊凱等人采用浸漬法制備Mn摻雜的Cu—Co整體催化劑，以CeO2 為復(fù)合涂層制備Mn摻雜的Cu—Co整體催化劑，并以醋酸甲酯催化燃燒為探針反應(yīng)， 質(zhì)量比為2：1，Mn摻雜量為6％ ，n(Mn)：n(Cu)：n(Co)=2．2：1：2，焙燒溫度為500℃ 。當(dāng)醋酸甲酯質(zhì)量濃度為9 g／m3 和質(zhì)量空速為12 L／(gh)時(shí)，醋酸甲酯的反應(yīng)溫度為256 ℃，轉(zhuǎn)化率可達(dá)到90％ 。 .2 鈣鈦礦型金屬氧化物稀土與過渡金屬氧化物在一定條件下可以形成具有天然鈣鈦礦型的復(fù)合氧化物，這種復(fù)合氧化物稱為鈣鈦礦型復(fù)氧化物。因?yàn)殁}鈦礦型催化劑具有很強(qiáng)的催化氧化能力，所以目前國(guó)內(nèi)外對(duì)其研究比較多。鈣鈦礦型催化劑具有ABO3的結(jié)構(gòu)，A多為L(zhǎng)a等稀土金屬，B多為Fe、CO、Mn等過渡金屬，由于A和B一般可以部分被取代，所以這樣鈣鈦礦型催化劑的數(shù)量很多。 用傳統(tǒng)的制各方法制備鈣鈦礦催化劑需要較長(zhǎng)的時(shí)間，而且需要高溫處理，故有著良好的熱穩(wěn)定性，常用于高溫催化燃燒。但是，高溫處理使得這類催化劑比表面積減小，活性較差。所以一般將將鈣鈦礦型催化劑分散在A1203等高比表面的載體上來(lái)提高其催化劑性能。研究發(fā)現(xiàn)，將以La/γAl2O3為載體的催化劑涂覆在堇青石，然后涂覆鈣鈦礦型金屬氧化物制成整體式催化劑后，整體式催化劑上活性相得到了更好的分散，活性及熱穩(wěn)定性都比顆粒狀催化劑要好。 貴金屬與非貴金屬結(jié)合在整體結(jié)構(gòu)型催化燃燒催化劑應(yīng)用中，單一的貴金屬，非貴金屬或其氧化物往往不能達(dá)到我們所需要的催化效果或者要求。當(dāng)加入某一貴金屬或非貴金屬成分，催化效果更佳。 岳雷等人采用一次浸漬法分別制備了Pd /Ce0. 8 Zr0. 15 La0. 05Oδ及Pd /C e0. 8 Zr0. 2O2 整體式蜂窩陶瓷催化劑, 考察了不同溫度焙燒的兩類整體催化劑甲苯催化燃燒性能，發(fā)現(xiàn)鑭的摻雜提高了鈰鋯涂層催化劑的高溫反應(yīng)活性及熱穩(wěn)定性，鑭摻雜催化劑活性明顯高于未摻雜情況。又如CeO2 具有優(yōu)異的儲(chǔ)放氧能力及良好的氧化還原性能, 目前已被廣泛用做整體催化劑涂層材料。由于CeO2在800℃以上會(huì)發(fā)生燒結(jié), 催化活性下降, 因此通常加入其他組分形成鈰基復(fù)合氧化物以提高其熱穩(wěn)定性, 并改善其儲(chǔ)放氧能力。 由于目前實(shí)際應(yīng)用的燃燒催化劑大多為負(fù)載型催化劑，因此載體是催化劑的重要組成部分。作為骨架基體（第一載體）的規(guī)整載體其構(gòu)造有幾種不同的類型，常見的有蜂窩狀的（軸向上相互平行的直行孔道、徑向上不連通）、泡沫狀（三維的相互連通的結(jié)構(gòu)）和交叉流動(dòng)型（相鄰孔道成十字交叉）。上述幾種類型中，蜂窩狀的規(guī)整載體是目前研究報(bào)道最多的，最常見，應(yīng)用最廣泛的一種。作為整體催化劑的載體,它在催化轉(zhuǎn)化器所起的作用如下：（1）載體作為整個(gè)催化劑的骨架,可以制成一定的形狀，而且催化劑的機(jī)械強(qiáng)度可以得到改善；（2）催化劑的熱傳導(dǎo)性得到了改善,熱穩(wěn)定性得以增加。防止因局部過熱而引起催化劑燒結(jié),抑制晶體長(zhǎng)大；（3）載體的表面積很大，有利于活性組分的分散,少量活性組分都能均勻地負(fù)載在載體上，改進(jìn)催化劑的活性，穩(wěn)定性和抗毒性能，降低成本。載體不僅能涂覆涂層和活性組分,而且還是反應(yīng)物的流動(dòng)通道，能使反應(yīng)物在適合條件下得到混合,因此選擇合適的載體至關(guān)重要。所選擇的載體一般要具備下列條件：（1） 為了在載體表面能均勻地負(fù)載具有高比表面積的涂層，載體必須具有適合的表面組成和結(jié)構(gòu)；（2） 比熱和熱容比較低,導(dǎo)熱系數(shù)適宜,使催化劑能在最短時(shí)間內(nèi)使反應(yīng)物達(dá)到反應(yīng)溫度；（3） 有足夠大的的比表面積從而涂層能均勻地涂覆在載體上；（4） 具有優(yōu)良的耐高溫性和抗熱震性；（5） 有適宜的幾何形狀以降低壓降；（6） 有足夠的機(jī)械強(qiáng)度,以承受反應(yīng)過程中的機(jī)械和熱的沖擊。 通常滿足上述要求的載體材料有多種,但最常用的是耐高溫的陶瓷和金屬合金。 陶瓷載體陶瓷載體常被制成蜂窩形狀，故又稱為陶瓷蜂窩載體。陶瓷蜂窩載體是60年代以來(lái)出現(xiàn)的，是應(yīng)用比較多的載體，常被用于環(huán)保和化學(xué)工業(yè)凈化處理廢氣。蜂窩載體熱膨脹系數(shù)低、高強(qiáng)度、大的幾何表面、小的氣流阻力、低震動(dòng)磨損、較好的傳熱、傳質(zhì)性能、實(shí)用性好而且設(shè)計(jì)不受外型和安裝位置的限制。蜂窩陶瓷主要有堇青石，荃青石、莫來(lái)石和鏗輝石、硅酸鎂、富鋁紅柱石
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