本申請涉及一種耐硫反相燃燒催化劑的制備方法及其制備的催化劑和應用，屬于化學化工領域。

背景技術：

1、隨著現代工業的快速發展，揮發性有機化合物(vocs)已成為空氣污染物的主要成分之一，并對生態環境和人體健康造成了嚴重的危害。因此，如何有效控制并消除vocs已成為環保領域的研究熱點之一。在vocs排放控制的眾多技術中，催化燃燒被認為是最有效的方法。其中，烷烴類揮發性有機化合物被認為是vocs中最穩定且最難消除的組分，大量產生于煉油廠、油田等石化行業和汽車尾氣排放中。這些污染物對人類健康會造成巨大傷害，同時也會造成嚴重的溫室效應。因此，需要開發高性能和高穩定性的催化劑，有效地減少和消除低碳烷烴的排放。

2、對于處理含硫工業尾氣，催化劑的硫中毒是影響催化劑壽命的重要因素。針對含硫化氫的揮發性有機物燃燒催化劑，在催化反應過程中活性位易遭受硫的侵蝕，造成催化劑的失活。硫化氫不僅會與vocs分子競爭吸附活性位點，還會與催化劑組分作用氧化生成硫酸鹽覆蓋在催化劑表面，破壞催化劑結構，減少活性位點，致使催化劑中毒，抑制催化活性。因此，催化燃燒技術面臨著設計開發耐硫化氫催化劑的應用難題。

3、cn105709854a公開了一種金屬基體催化燃燒催化劑及其制備方法，金屬基體的催化劑在高水蒸汽、高so2工況下，無法長時間穩定運行。中國專利cn102553585a公開了一種用于瓦斯氣脫氧的耐硫催化劑及其制備方法和應用，在催化劑中添加了mo，需要預硫化才能保證催化劑的耐硫性能，但是催化劑的活性不高。中國專利cn89105594.0公開了一種“含硫有機廢氣焚燒催化劑及其制備方法”，該催化劑以經過硫酸處理的天然絲光沸石為載體，v2o5為活性組分，鉑、鈀等貴金屬作為輔助。該催化劑對含硫有機物的氧化有較好的效果，也對co、低碳烷烴類、含氧有機物有較好的凈化效果。

技術實現思路

1、針對目前公開的低碳烷烴燃燒催化劑耐硫性能不佳、穩定性不好等特點，本發明提出一種耐硫反相燃燒催化劑及制備方法。

2、“金屬-氧化物”界面在催化應用中起著至關重要的作用：一方面，氧化物通過與金屬的電子相互作用(emsi)調節金屬顆粒的d帶電荷，從而達到調控催化活性和選擇性的目的；另一方面，金屬位點和氧化物位點(非惰性)分別作為不同底物分子的活化位點，其協同催化往往可以展現出超越單一位點的獨特性能。相比于傳統氧化物催化劑，反相催化劑體系中氧化物納米顆粒處于高度分散狀態，更適合于探究氧化物位點催化作用。反相催化劑優勢主要體現在三方面：(1)提供界面活性位點以供界面催化及催化反應機理研究；(2)提供高分散氧化物位點以供氧化物納米顆粒性質與作用研究；(3)提供抗燒結的氧化物及大尺寸金屬以提高催化劑的穩定性。本發明提供的催化劑具有反相結構。

3、根據本申請的一個方面，提供了一種耐硫反相燃燒催化劑的制備方法，包括以下步驟：

4、(1)將金屬氧化物、粘結劑、表面活性劑與水混合，用ph值調節劑調節ph為2～10，球磨，得到涂覆漿料；

5、(2)將載體浸漬i于涂覆漿料中，用壓縮空氣吹出蜂窩載體孔中多余的漿料液，熱風干燥，重復進行浸漬i和熱風干燥多次，焙燒，得到負載金屬氧化物的載體；

6、(3)將負載金屬氧化物的載體浸漬ii于含有活性金屬前驅體、氧化物前驅體的溶劑i溶液中，用壓縮空氣吹出蜂窩載體孔中多余的溶液，熱風干燥，焙燒，得到催化劑前驅體；

7、(4)將催化劑前驅體浸漬iii于含有耐硫活性組分前驅體的溶劑ii溶液中，用壓縮空氣吹出蜂窩載體孔中多余的溶液，熱風干燥，焙燒，浸泡在0.01～1mol/l的nabh4水溶液中0.1～24h，浸泡1～10次，用壓縮空氣吹出蜂窩載體孔中多余的溶液，熱風干燥，得到所述耐硫反相燃燒催化劑。

8、所述金屬氧化物選自氧化鋁、氧化鈦、氧化鈰、氧化鋯、氧化釔、氧化釹、氧化錫、氧化鉻中的至少一種；

9、所述粘結劑選自硅溶膠、鋁溶膠、鈦溶膠、鋯溶膠中的至少一種；

10、所述表面活性劑選自聚乙二醇、丙三醇、羧甲基纖維素、聚乙烯醇、聚丙烯醇中的至少一種；

11、所述ph值調節劑選自甲酸、乙酸、鹽酸、檸檬酸、磷酸、硝酸、氨水、碳酸鈉、氫氧化鈉中的至少一種；

12、所述金屬氧化物、粘結劑、表面活性劑的質量比為10～500：1～30：0.05～3；

13、所述涂覆漿料中的固體含量為5～50wt％；

14、所述球磨的轉速為200～500rpm；

15、所述球磨的時間為1～20h。

16、所述載體為蜂窩載體；

17、所述浸漬i的時間為5～60s。

18、所述活性金屬前驅體選自硝酸鈀、氯鉑酸、氯化鋨、氯銥酸、氯化釕、氯化銠中的至少一種；

19、所述氧化物前驅體選自硝酸鈷、硝酸鉻、硝酸鐵、鉬酸銨、偏釩酸銨、硝酸鎳、仲鎢酸銨、硝酸銅、硝酸鋅中的至少一種；

20、所述溶劑i選自水、乙醇、甲醇中的至少一種；

21、所述含有活性金屬前驅體、氧化物前驅體的溶劑i溶液中，活性金屬前驅體的濃度為0.2～10wt％，氧化物前驅體的濃度為0.2～40wt％；

22、所述浸漬ii的時間為10～1800s。

23、所述耐硫活性組分前驅體選自硝酸鐵、硝酸銅、硝酸鑭、氯化錫、硝酸鎳、硝酸鋅、硝酸鐠、硝酸鉻、硝酸錳、硝酸鈰、硝酸釔、鉬酸銨、偏釩酸銨、硝酸釹中的至少一種；

24、所述溶劑ii選自水、乙醇、甲醇中的至少一種；

25、所述含有耐硫活性組分前驅體的溶劑ii溶液中，耐硫活性組分前驅體的濃度為0.2～40wt％；

26、所述浸漬iii的時間為10～1800s。

27、所述熱風干燥的溫度為100～160；

28、所述熱風干燥的時間為1～15min；

29、所述熱風干燥的氣體流速為0.2～2m/s；

30、所述焙燒的溫度為400～900℃；

31、所述焙燒的時間為1～10h。

32、根據本申請的另一個方面，提供一種上述的制備方法制備的耐硫反相燃燒催化劑。

33、根據本申請的另一個方面，提供一種含硫低碳烷烴氣體的高效脫除凈化的方法，采用上述的耐硫反相燃燒催化劑。

34、本申請能產生的有益效果包括：

35、1、本發明的耐硫反相燃燒催化劑，在較高的空速條件下，具有高的催化活性和穩定性；

36、2、本發明的耐硫反相燃燒催化劑，制備工藝簡單，制造成本低；

37、3、本發明的耐硫反相燃燒催化劑，耐硫性能好，催化劑阻力降小，使用壽命長。

技術特征：

1.一種耐硫反相燃燒催化劑的制備方法，其特征在于，

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，

7.一種權利要求1～6任一項所述的制備方法制備的耐硫反相燃燒催化劑。

8.一種含硫低碳烷烴氣體的高效脫除凈化的方法，其特征在于，

技術總結
本申請公開了一種耐硫反相燃燒催化劑的制備方法及其制備的催化劑和應用。包括以下步驟：(1)將金屬氧化物、粘結劑、表面活性劑與水混合，用pH值調節劑調節pH為2～10，球磨，得到涂覆漿料；(2)將載體浸漬I于涂覆漿料中，干燥，重復進行浸漬I和熱風干燥多次，焙燒，得到負載金屬氧化物的載體；(3)將負載金屬氧化物的載體浸漬II于含有活性金屬前驅體、氧化物前驅體的溶劑I溶液中，干燥，焙燒，得到催化劑前驅體；(4)將催化劑前驅體浸漬III于含有耐硫活性組分前驅體的溶劑II溶液中，干燥，焙燒，浸泡在0.01～1mol/L的NaBH<subgt;4</subgt;水溶液中0.1～24h，浸泡1～10次，干燥，得到耐硫反相燃燒催化劑。

技術研發人員：王勝,王樹東,林樂,汪明哲,宗緒鵬
受保護的技術使用者：中國科學院大連化學物理研究所
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24