專利名稱：一種燃?xì)獯呋瘎?、催化燃燒器及其制備方法和?yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及催化燃燒技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種燃?xì)獯呋瘎┘捌渲苽浞椒?，還涉及催化燃燒器及其制備方法和應(yīng)用。。
背景技術(shù)：
國內(nèi)液化氣和天然氣的消費(fèi)量逐年遞增，這些燃?xì)庵饕捎脗鹘y(tǒng)的火焰燃燒的方式釋放能量?；鹧嫒紵裏崮苤饕菍?duì)流熱能，輻射能僅占極少的一部分。對(duì)流傳熱是通過對(duì)流熱(熱空氣、火焰)與被加熱物體間的溫差、停留時(shí)間來進(jìn)行的，由于其停留時(shí)間短，其對(duì)流熱有大量被耗廢掉，使得器具所接收的熱量大為減少，熱效率低；同時(shí)火焰燃燒溫度高(1500度)，容易使空氣中的N2和O2反應(yīng)形成毒性很大的N0X，且燃燒不完全還產(chǎn)生CO、CH等污染物。催化燃燒是燃料在催化劑表面進(jìn)行的完全氧化反應(yīng)。在催化燃燒反應(yīng)過程中，反應(yīng)物在催化劑表面形成低能量的表面自由基，生成振動(dòng)激發(fā)態(tài)產(chǎn)物，并以紅外輻射方式釋放能量；由于輻射的傳熱特點(diǎn)，對(duì)于被加熱物質(zhì)，如水，具有很強(qiáng)的穿透性，其熱量很容易被被加熱物體所吸收，因而熱效率大幅提高，在不同灶具上，可實(shí)現(xiàn)節(jié)能15% 45% ;同時(shí)催化燃燒的溫度低(1000度以下)，基本上不生成或很少產(chǎn)生NOx、CO和HC等污染物，因而采用催化燃燒的方式具有高效節(jié)能和環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)有的燃?xì)獯呋瘎┐蠖嘁訤e、Mn、N1、Pt以及堿土金屬、稀土金屬等作為催化的活性成份，并使其負(fù)載于多孔載體上制成。公開號(hào)為CN1224047A的中國專利申請(qǐng)公開了一種用于天然氣燃燒的催化劑，主要由副族金屬、堿土金屬和稀土金屬組成，可將排放尾氣的HC、CO和NOx降低至小于lppm，但是其使用溫度偏低，壽命短，無法實(shí)際應(yīng)用。公開號(hào)為CN133203A的中國專利申請(qǐng)公開了一種燃?xì)馊紵呋瘎?，其主要由堿土金屬、貴金屬和氧化鋁組成，低溫活性好，但其只適用于0.4 4%的甲烷濃度，且為粒狀催化劑，不能用來加工燃?xì)饩摺９_號(hào)為1504260的中國專利申請(qǐng)公開了可應(yīng)用于燃?xì)庠罹叩恼w式燃?xì)獯呋紵呋瘎?，該發(fā)明專利采用了 3種不同組分的催化劑涂覆于蜂窩基材上，制備工藝較為復(fù)雜，催化劑主要成分為過渡金屬和稀土金屬，使用壽命較為有限，且整個(gè)蜂窩均含有催化劑成分，在燃?xì)庠罹呱鲜褂脮r(shí)，易發(fā)生回火，存在安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種催化活性高、耐高溫性能好，且安全性能高的燃?xì)獯呋瘎?。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供上述燃?xì)獯呋瘎┑闹苽浞椒?。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供由上述燃?xì)獯呋瘎┲苽涞拇呋紵?。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供上述催化燃燒器的制備方法。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供上述催化燃燒器在制備燃?xì)庠睢⑷細(xì)馊∨?、燃?xì)鉄崴鳌⑷細(xì)怙堝?、燃?xì)鉄驹O(shè)備或其他工業(yè)燃?xì)飧稍镌O(shè)備中的應(yīng)用。
本發(fā)明的上述目的是通過如下方案予以實(shí)現(xiàn)的:
一種燃?xì)獯呋瘎撊細(xì)獯呋瘎┌ㄝd體及催化活性組分，所述載體主要由氧化鋁(Al2O3)和改性劑制成，所述改性劑選自于Si02、CeO2, BaO, La2O3或ZrO2中的一種或兩種或兩種以上的組合；所述催化活性組分是Pt (鉬)或Pd (鈀)中的任意一種或兩種。上述燃?xì)獯呋瘎┲?，載體的作用是為催化活性組分提供附著點(diǎn)，有利于增加燃?xì)獯呋瘎┑姆€(wěn)定性；本發(fā)明人通過研究后發(fā)現(xiàn)，Al2O3具有良好的耐高溫性能，在用作本發(fā)明的載體時(shí)，可將所述催化活性組分牢固吸附，表現(xiàn)出較好的高溫穩(wěn)定性。上述燃?xì)獯呋瘎┲?，改性劑的使用能夠提高催化劑的耐高溫性能，從而延長催化劑使用壽命，增強(qiáng)催化劑在高溫下的穩(wěn)定性。上述燃?xì)獯呋瘎┲?，改性劑的用量為載體總質(zhì)量的0.1% 50%，則氧化鋁的用量為載體總質(zhì)量的50% 99.9%。上述燃?xì)獯呋瘎┲?，載體也可以不包含改性劑而主要由氧化鋁構(gòu)成，但是發(fā)明人通過研究發(fā)現(xiàn)，載體不包含改性劑時(shí)，其產(chǎn)品的高溫穩(wěn)定性不好，壽命低。上述燃?xì)獯呋瘎┲?，載體的晶粒粒徑小于lOOnm。上述燃?xì)獯呋瘎┲?，催化活性組分能夠催化燃?xì)膺M(jìn)行充分地燃燒，幾乎不產(chǎn)生有害氣體，從而防止環(huán)境、人體健康受損害。本發(fā)明人在對(duì)多種備選催化活性組分進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn):Pt、Pd對(duì)燃?xì)獾拇呋钚愿哂贔e、Mn、Co、Ni的氧化物,燃?xì)庠赑t或Pd催化下的燃燒溫度一般低于1100°C，該溫度下Pt或Pd具有較高的穩(wěn)定性，故采用Pt或Pd中的任意一種或兩種作為催化涂層的活性組分，使本發(fā)明所提供的燃?xì)獯呋瘎┚哂休^高的催化活性及較長的使用壽命。上述燃?xì)獯呋瘎┲?，催化活性組分在整個(gè)催化劑中的含量是:催化活性組分占燃?xì)獯呋瘎┛傎|(zhì)量的0.1% 5%，則載體占燃?xì)獯呋瘎┛傎|(zhì)量的95% 99.9%。上述燃?xì)獯呋紵齽┐呋細(xì)馊紵龝r(shí)，將燃燒熱以紅外輻射的形式釋放，有利于降低熱損耗、提高燃燒熱的利用率。上述燃?xì)獯呋瘎┑闹苽浞椒?，具體包括如下步驟:
(1)制備載體；
(2)使用催化活性組分前驅(qū)物浸潰載體，制成催化劑漿液；
(3)對(duì)步驟(2)制備的催化劑漿液進(jìn)行干燥處理后，得到燃?xì)獯呋瘎╊w粒:
(4)對(duì)步驟(3)制備的燃?xì)獯呋瘎╊w粒進(jìn)行焙燒處理后，制備得到所需燃?xì)獯呋瘎?。上述步驟I中，載體的制備是先制備載體漿液，將載體漿液在80 200°C條件下干燥后，于300 1100°C條件下焙燒后獲得載體，所得載體研磨至45微米以下備用。上述載體漿液的制備可采用如下兩種方法中的任意一種:
方法1.采用鋁鹽和改性劑前驅(qū)物通過共沉淀法、溶膠凝膠法或水熱法等方法中的任意一種制備載體漿液，并過濾清洗去除雜質(zhì)；
方法2.采用改性劑前驅(qū)物對(duì)現(xiàn)成的納米氧化鋁進(jìn)行改性處理后得到載體漿液。上述載體漿液制備中，所述改性劑前驅(qū)物是指改性劑的可溶性鹽溶液或溶膠，所述改性處理是指浸潰法、沉積沉淀法或溶膠凝膠法中的任意一種；所述的納米氧化鋁可以購買商品納米氧化鋁，也可采用沉淀法、溶解凝膠法、水熱法等方法制備，優(yōu)選沉淀法制備；所述浸潰法、沉積沉淀法、溶膠凝膠法、沉淀法、溶解凝膠法或水熱法均采用本領(lǐng)域技術(shù)人員的常規(guī)操作。上述步驟(2)中，催化活性組分前驅(qū)物是指催化活性組分的可溶性鹽溶液。上述步驟(2)中，催化劑漿液的固含量為20% 55%。上述步驟(3)中，干燥處理的溫度為100 200°C。上述步驟(4)中，對(duì)燃?xì)獯呋瘎╊w粒進(jìn)行焙燒處理的目的在于活化所述催化活性組分的催化活性，經(jīng)活化后的燃?xì)獯呋瘎┛芍苯邮褂?；因此，本發(fā)明人通過優(yōu)化實(shí)驗(yàn)后選擇焙燒處理溫度采取高于等于300°C。本發(fā)明的燃燒催化劑經(jīng)檢測(cè)其耐高溫性能好，可在1100°C以下長期使用。本發(fā)明還提供一種由上述燃?xì)獯呋瘎┲苽涞拇呋紵鳎龃呋紵靼ɑ|(zhì)，以及涂覆于基質(zhì)表面的燃燒催化劑層。上述基質(zhì)為多孔基質(zhì)；本發(fā)明人通過研究發(fā)現(xiàn):多孔基質(zhì)能夠?yàn)榇呋磻?yīng)提供更加大的反應(yīng)面積，有利于提高反應(yīng)速率，燃?xì)饬鹘?jīng)多孔基質(zhì)的表面時(shí)，能與燃?xì)獯呋瘎┏浞纸佑|并燃燒，并將燃燒熱以紅外輻射形式釋放，以供使用。上述多孔基質(zhì)優(yōu)選蜂窩陶瓷片或金屬蜂窩片；本發(fā)明人通過研究發(fā)現(xiàn):蜂窩陶瓷片或金屬蜂窩片有較好的耐高溫性能，足夠的表面積以及良好的透氣性。上述多孔基質(zhì)進(jìn)一步優(yōu)選上表面設(shè)有點(diǎn)陣狀凸起的蜂窩陶瓷片或上表面設(shè)有點(diǎn)陣狀凹槽的蜂窩陶瓷片，因?yàn)榘l(fā)明人通過研究發(fā)現(xiàn):蜂窩陶瓷片的上表面設(shè)有凸起或凹槽點(diǎn)陣能夠提供更大的輻射面積，有助于提高加熱效率。上述多孔基質(zhì)進(jìn)一步優(yōu)選上表面設(shè)有點(diǎn)陣狀凹槽的蜂窩陶瓷片，因?yàn)榘l(fā)明人通過研究發(fā)現(xiàn)上表面設(shè)有點(diǎn)陣狀凹槽的蜂窩陶瓷片具有最好的輻射效率。在上述多孔基質(zhì)上涂覆本發(fā)明的燃燒催化劑，形成燃燒催化劑層，能夠?yàn)榇呋磻?yīng)提供反應(yīng)位置，有利于催化反應(yīng)的進(jìn)行。上述燃燒催化劑層包括涂覆于所述蜂窩陶瓷片或金屬蜂窩片上表面的表面燃燒催化劑層和嵌入所述蜂窩陶瓷片或金屬蜂窩片的蜂窩孔壁面的孔內(nèi)燃燒催化劑層；所述孔內(nèi)燃燒催化劑層的厚度優(yōu)選嵌入蜂窩孔壁面I 3mm。將燃燒催化劑層涂覆于所述蜂窩陶瓷片或金屬蜂窩片平面上的表面和嵌入所述蜂窩陶瓷片或金屬蜂窩片的蜂窩孔壁面，能夠?qū)⑷細(xì)獾拇呋紵秶M(jìn)行限定，有利于防止燃?xì)馊紵^程中發(fā)生回火而引發(fā)安全事故。同時(shí)由于發(fā)生于蜂窩陶瓷片或金屬蜂窩片其他部位的催化燃燒其熱能較難被利用，故將燃?xì)獾拇呋紵秶薅ㄓ诜涓C陶瓷片或金屬蜂窩片上端部位的表面亦有利于達(dá)到節(jié)能的效果。上述催化燃燒器的制備方法，可以采用如下兩種方法中的任意一種:
方法1.將本發(fā)明的燃燒催化劑(粉末狀)加水?dāng)嚢?，制備得到催化劑漿液，該催化劑漿液中含有燃燒催化劑的質(zhì)量百分比濃度為15 40%，將該催化劑漿液噴涂于基質(zhì)上后，依次進(jìn)行烘干處理和焙燒處理，則制備得到所需催化燃燒器；
方法2.該方法具體包括如下步驟:
(1)制備載體；
(2)使用活性組分前驅(qū)物浸潰載體，制成催化劑漿液；
(3)將步驟2制備的催化劑漿液噴涂于基質(zhì)上后，依次進(jìn)行烘干處理和焙燒處理，則制備得到所需催化燃燒器。
上述方法2中，所述步驟(I)和步驟(2)同前述燃燒催化劑的制備方法中的步驟
(I)和步驟(2)。上述方法I和2中，所述基質(zhì)采用多孔基質(zhì)，優(yōu)選蜂窩陶瓷片或金屬蜂窩片，進(jìn)一步優(yōu)選上表面設(shè)有點(diǎn)陣狀凸起的蜂窩陶瓷片或上表面設(shè)有點(diǎn)陣狀凹槽的蜂窩陶瓷片，進(jìn)一步優(yōu)選上表面設(shè)有點(diǎn)陣狀凹槽的蜂窩陶瓷片。上述方法I和方法2中，所述烘干處理的溫度為100 200°C。上述方法I和方法2中，所述焙燒處理采用高于300°C的溫度進(jìn)行焙燒，優(yōu)選采用600 900°C的溫度進(jìn)行焙燒。本發(fā)明的催化燃燒器可用于制備如燃?xì)庠?、燃?xì)鉄崴?、燃?xì)馊∨?、燃?xì)忮仩t或其他工業(yè)燃?xì)飧稍镌O(shè)備等燃燒器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
1.本發(fā)明使用Pt、Pd作為催化劑的活性組分，其催化活性高、性能更穩(wěn)定，保證了燃?xì)獾某浞秩紵?，具有燃燒無明火、燃燒充分、幾乎無有毒廢氣產(chǎn)生等優(yōu)點(diǎn)；pt、Pd作為催化劑的活性組分，在正常工作溫度——1100°C下具有較長的使用壽命；
2.本發(fā)明創(chuàng)造性地通過將燃燒催化劑層涂覆于所述蜂窩陶瓷片或金屬蜂窩片平面上的表面和嵌入所述蜂窩陶瓷片或金屬蜂窩片的蜂窩孔壁面(嵌入蜂窩孔壁面I 3mm)，而不是對(duì)蜂窩陶瓷片或金屬蜂窩片整個(gè)全都進(jìn)行噴涂，這樣不但可以用很少的量就實(shí)現(xiàn)完全催化燃燒，降低生產(chǎn)成本，而且由于蜂窩陶瓷片或金屬蜂窩片的中下部不含催化劑，因而可將燃?xì)獾哪芰拷^大部分以紅外線的方式向上方輻射，避免了往下輻射造成燃燒器底部過熱而回火，提高燃?xì)馐褂冒踩?，并且提高輻射效率，減少污染；
3.本發(fā)明為活性組分含量、改性劑含量、焙燒溫度等工藝參數(shù)提供了較優(yōu)范圍，提高了所生產(chǎn)催化劑的質(zhì)量。
具體實(shí)施例方式為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，下面將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。實(shí)施例1 一種燃?xì)獯呋瘎?br> 本實(shí)施例提供一種粉末狀的燃?xì)獯呋瘎?，可將其直接噴涂于燃燒器中使用。本?shí)施例中，選含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的SiO2以及97%的Al2O3作為載體，選用Pd作為活性組分，其質(zhì)量占燃?xì)獯呋瘎┏善房傎|(zhì)量的1.6%。上述燃?xì)獯呋瘎┑闹苽浞椒ㄈ缦?
(O制備載體:取7.4克質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的SiO2硅溶膠并加入2L去離子水稀釋，然后加入349克Al (NO3) 3.9Η20?；旌暇鶆蚝?，滴入到碳酸銨溶液中，過濾清洗后制得載體濾渣，將載體濾渣干燥后于600°C下焙燒4小時(shí)，制成本實(shí)施例的載體；將所述載體研磨制成粒徑小于45微米的顆粒；
(2)將催化活性組分負(fù)載至于載體上:取步驟I制備的載體顆粒加入110.32g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.78%的Pd(NO3)2.2H20溶液中，制得固含量為30%的催化劑漿液；
(3)對(duì)上述催化劑漿液進(jìn)行干燥，制得顆粒狀燃?xì)獯呋瘎?br> (4)將上述顆粒狀燃?xì)獯呋瘎┯?00°C焙燒2小時(shí)，制得本實(shí)施例所提供的燃?xì)獯呋瘎Ｉ鲜霾襟E(I)中，通過改性劑及載體的前驅(qū)物制備載體時(shí)，除沉淀法外，使用溶膠凝膠法、水熱法也可獲得較好的效果。將本實(shí)施例制備的燃?xì)獯呋瘎┩糠笥诜涓C陶瓷上，用于催化天然氣燃燒，100S內(nèi)可達(dá)到穩(wěn)定燃燒，使用200小時(shí)后，140S內(nèi)可達(dá)穩(wěn)定燃燒，CO排放率為0%，NOx排放濃度為lppm,熱效率達(dá)71.1%?？梢?本實(shí)施例所提供的燃?xì)獯呋瘎┠茉谳^短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定燃燒(即由常規(guī)火焰燃燒轉(zhuǎn)化為催化燃燒)，在較長的使用時(shí)間后其催化速率仍能得到保持，所排放的廢氣量低，熱效率高。實(shí)施例2 —種催化燃燒器
本實(shí)施例提供一種催化燃燒器，包括以蜂窩陶瓷片作為基質(zhì)以及涂覆于所述蜂窩陶瓷片平面上的表面燃燒催化劑層和嵌入所述蜂窩陶瓷片的蜂窩孔壁面的孔內(nèi)燃燒催化劑層。上述表面燃燒催化劑層和孔內(nèi)燃燒催化劑層包含以Pt為催化活性組分的燃?xì)獯呋瘎渲蠵t的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%。上述燃?xì)獯呋瘎┖再|(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為9%的SiO2以及91%的Al2O3制成的載體。上述蜂窩陶瓷片表面設(shè)有點(diǎn)陣狀的凸起，所述孔內(nèi)燃燒催化劑層嵌入所述蜂窩孔壁面2mm。上述催化燃燒器制備步驟如下:
(1)制備載體；
(2)使用活性組分前驅(qū)物浸潰載體，制成催化劑漿液；
(3)將所述催化劑漿液噴涂于基質(zhì)上，依次進(jìn)行烘干處理和焙燒處理，則制備得到所需催化燃燒器。上述步驟(I)的過程是:取含3.95gSi02的30%的硅溶膠，加入到2L的去離子水中并混合均勻，再加入焙燒后可獲得40g氧化鋁的硝酸鋁并溶解得到混合溶液；將前述混合溶液緩慢滴入碳酸銨溶液中并劇烈攪拌，獲得白色漿液；將白色漿液過濾清洗，干燥后于600°C焙燒4小時(shí)獲得載體；將載體研磨成粒徑小于45微米的顆粒；
上述步驟(2)的過程是:將步驟I制備的載體粉末加入到計(jì)算量的硝酸鉬溶液中，使得最終燃燒催化劑中含有質(zhì)量百分含量為5%的鉬，獲得固含量為30%的催化劑漿液；
上述步驟(3)中焙燒溫度為800°C。將上述催化燃燒器直接用于催化天然氣燃燒，91S內(nèi)可達(dá)到穩(wěn)定燃燒，使用200小時(shí)后，102S內(nèi)可達(dá)穩(wěn)定燃燒，CO排放率為0%，N0X排放濃度為lppm，熱效率達(dá)72.1%。可見，本實(shí)施例所提供的燃?xì)獯呋瘎┠茉谳^短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定燃燒(即由常規(guī)火焰燃燒轉(zhuǎn)化為催化燃燒)，在較長的使用時(shí)間后其催化速率仍能得到保持，所排放的有毒廢氣量低，熱效率高。實(shí)施例3 —種燃燒催化器
本實(shí)施例的燃燒催化器采用上表面設(shè)有點(diǎn)陣狀凹槽的蜂窩陶瓷片為基質(zhì)，其具體制備過程包括如下步驟:
(I)采用沉淀法制備載體:取含2gSi02的硅溶膠，加入到IL的去離子水中并混合均勻，再加入焙燒后可獲得40g氧化鋁的硝酸鋁并溶解得到混合溶液；將前述混合溶液緩慢滴入碳酸銨溶液中并劇烈攪拌，獲得白色漿液；將白色漿液過濾清洗，干燥后于600°C焙燒4小時(shí)獲得載體；將載體研磨成粒徑小于45微米的顆粒；
(2)將步驟I制備的載體粉末加入到計(jì)算量的硝酸鈀溶液中，使得最終燃燒催化劑中含有質(zhì)量百分含量為0.5%的鈀，獲得固含量為30%的催化劑漿液；
(3)將步驟2制備的催化劑漿液噴涂到上表面設(shè)有點(diǎn)陣狀凹槽的蜂窩陶瓷片上，調(diào)整噴槍與蜂窩陶瓷片的角度，使蜂窩陶瓷片上端2mm處噴涂上催化劑漿液；將噴涂催化劑的蜂窩陶瓷片干燥后，于800°C條件下焙燒2小時(shí)獲得本實(shí)施例的燃燒催化器。實(shí)施例4 實(shí)施例19均為實(shí)施例3的對(duì)比實(shí)施例，其中:
實(shí)施例4采用上表面設(shè)有點(diǎn)陣狀凸起的蜂窩陶瓷片作為基質(zhì)，其他與實(shí)施例3 —致； 實(shí)施例5采用上表面為平面的蜂窩陶瓷片作為基質(zhì)，其他與實(shí)施例3 —致；
實(shí)施例6將蜂窩陶瓷片上端5mm處噴涂催化劑漿液，其他與實(shí)施例3 —致；
實(shí)施例7將蜂窩陶瓷片上端0.5mm處噴涂催化劑漿液，其他與實(shí)施例3 —致；
實(shí)施例8的載體制備中不添加SiO2，其他與實(shí)施例3 —致。實(shí)施例9的載體制備中，取含2gSi02的硅溶膠改為取含40g SiO2的硅溶膠，其他與實(shí)施例3 —致。實(shí)施例10的載體制備中，取含2gSi02的硅溶膠改為取含20g SiO2的硅溶膠，其他與實(shí)施例3 —致。實(shí)施例11的載體制備中，取含2gSi02的硅溶膠改為取含0.04g SiO2的硅溶膠，其他與實(shí)施例3 —致。實(shí)施例12的載體制備中，取含2gSi02的硅溶膠改為取含2gCe02的硝酸鈰，其他與實(shí)施例3 —致。實(shí)施例13的載體制備中，取含2gSi02的硅溶膠改為取含2g BaO的硝酸鋇，其他
與實(shí)施例3 —致。實(shí)施例14的載體制備中，取含2gSi02的硅溶膠改為取含2g La2O3的硝酸鑭，其他與實(shí)施例3 —致。實(shí)施例15的載體制備中，取含2gSi02的硅溶膠改為取含2g ZrO2的硫酸氧鋯，其他與實(shí)施例3 —致。實(shí)施例16中，將鈀改為相同含量的鉬(前驅(qū)物為硝酸鉬)，其他與實(shí)施例3 —致。實(shí)施例17中，將鈀的用量改為0.1%，其他與實(shí)施例3 —致。實(shí)施例18中，將鈀的用量改為5%，其他與實(shí)施例3 —致。實(shí)施例19為對(duì)比實(shí)施例，采用目前市面上較為廣泛采用的，噴涂有黑色金屬氧化物的蜂窩陶瓷。取實(shí)施例3 18中的蜂窩催化燃燒器和實(shí)施例19的蜂窩陶瓷安裝于功率為
3.2kw的液化氣灶上進(jìn)行燃燒測(cè)試。根據(jù)達(dá)到穩(wěn)定催化燃燒(無火焰)所需的時(shí)間判斷催化劑的催化活性，根據(jù)使用200小時(shí)后達(dá)到穩(wěn)定催化燃燒所需的時(shí)間來判斷催化劑的耐高溫性能。熱效率測(cè)試除了鍋底顏色改變?yōu)橐子谖占t外線的黑色鍋底外，其他條件與新國標(biāo)(GB16410-2007)的熱效率測(cè)試方法相同，則試驗(yàn)結(jié)果如表I所示。表I不同催化劑達(dá)到穩(wěn)定燃燒的時(shí)間對(duì)比
權(quán)利要求
1.一種燃?xì)獯呋瘎?，其特征在于該燃?xì)獯呋瘎┌ㄝd體及催化活性組分，所述載體由Al2O3和改性劑構(gòu)成，所述改性劑為Si02、CeO2, BaO, La2O3或ZrO2中的一種或兩種或兩種以上的組合；所述催化活性組分是Pt或Pd中的任意一種或兩種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種燃?xì)獯呋瘎?，其特征在于所述催化活性組分占燃?xì)獯呋瘎┛傎|(zhì)量的0.1% 5%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種燃?xì)獯呋瘎涮卣髟谟谒龈男詣┑挠昧繛檩d體總質(zhì)量的 0.1% 50%O
4.一種權(quán)利要求1所述燃?xì)獯呋瘎┑闹苽浞椒?，其特征在于包括如下步驟: (1)制備載體； (2)使用催化活性組分前驅(qū)物浸潰載體，制成催化劑漿液；所述催化活性組分前驅(qū)物是指催化活性組分的可溶性鹽溶液； (3)對(duì)步驟(2)制備的催化劑漿液進(jìn)行干燥處理后，得到燃?xì)獯呋瘎╊w粒: (4)對(duì)步驟(3)制備的燃?xì)獯呋瘎╊w粒進(jìn)行焙燒處理后，制備得到所需燃?xì)獯呋瘎? 上述步驟(I)中，載體的制備是先制備載體漿液，將載體漿液在80 200°C條件下干燥后，于300 1100°C條件下焙燒后獲得載體，所得載體研磨至45微米以下備用； 上述載體漿液的制備采用如下兩種方法中的任意一種: 方法1.采用鋁鹽和改性劑前驅(qū)物通過共沉淀法、溶膠凝膠法或水熱法制備載體漿液，并過濾清洗去除雜質(zhì)； 方法2.采用改性劑前驅(qū)物對(duì)納米氧化鋁進(jìn)行改性處理后得到載體漿液； 上述改性劑前驅(qū)物是指改性劑的可溶性鹽溶液或溶膠，上述改性處理是指浸潰法、沉積沉淀法或溶膠凝膠法中的任意一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述燃?xì)獯呋瘎┑闹苽浞椒?，其特征在于所述步驟(4)中焙燒處理溫度為高于等于300°C。
6.一種催化燃燒器，其特征在于該催化燃燒器包括基質(zhì)，以及將權(quán)利要求1所述燃燒催化劑涂覆于基質(zhì)表面形成的燃燒催化劑層，所述基質(zhì)為蜂窩陶瓷片或金屬蜂窩片。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述一種催化燃燒器，其特征在于所述基質(zhì)為上表面設(shè)有點(diǎn)陣狀凸起的蜂窩陶瓷片或上表面設(shè)有點(diǎn)陣狀凹槽的蜂窩陶瓷片。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述一種催化燃燒器，其特征在于所述燃燒催化劑層包括涂覆于所述蜂窩陶瓷片或金屬蜂窩片上表面的表面燃燒催化劑層和嵌入所述蜂窩陶瓷片或金屬蜂窩片的蜂窩孔壁面的孔內(nèi)燃燒催化劑層；所述孔內(nèi)燃燒催化劑層的厚度為嵌入蜂窩孔壁面I 3mm。
9.一種權(quán)利要求6所述催化燃燒器的制備方法，其特征在于該制備方法包括如下步驟: (1)制備載體； (2)使用活性組分前驅(qū)物浸潰載體，制成催化劑漿液； (3)將步驟2制備的催化劑漿液噴涂于基質(zhì)上后，依次進(jìn)行烘干處理和焙燒處理，則制備得到所需催化燃燒器； 或該制備方法包括如下步驟: 將燃燒催化劑加水?dāng)嚢韬笾苽涞玫酱呋瘎{液，該催化劑漿液中含有燃燒催化劑的質(zhì)量百分比濃度為15 40%，將該催化劑漿液噴涂于基質(zhì)上，依次進(jìn)行烘干處理和焙燒處理后，則制備得到所需催化燃燒器。
10.權(quán)利要求6所述催化燃燒器在制備燃?xì)庠睢⑷細(xì)鉄崴?、燃?xì)馊∨鳌⑷細(xì)忮仩t或工業(yè)燃?xì)飧稍镌O(shè) 備中的應(yīng)用。
全文摘要
一種燃?xì)獯呋瘎┘捌渲苽浞椒ê蛻?yīng)用、催化燃燒器及其制備方法，所述燃?xì)獯呋瘎┌ㄝd體及催化活性組分，所述載體主要由Al2O3制成，還可包含改性劑，所述催化活性組分是Pt或Pd中的任意一種或兩種。本發(fā)明的燃?xì)獯呋瘎┚哂写呋钚愿?、性能穩(wěn)定、燃燒無明火、燃燒充分、幾乎不產(chǎn)生有毒廢氣等特點(diǎn)，且在正常工作溫度——1100℃下具有較長的使用壽命。本發(fā)明的催化燃燒器具有很高的紅外線輻射效率，燃燒廢氣污染氣體少，成本低廉，且燃燒器不易出現(xiàn)回火現(xiàn)象，燃?xì)馐褂冒踩阅芨?，可?yīng)用于制備燃?xì)庠睢⑷細(xì)鉄崴鳌⑷細(xì)馊∨?、燃?xì)忮仩t或工業(yè)燃?xì)飧稍镌O(shè)備等。
文檔編號(hào)B01J23/42GK103111291SQ201210564870
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2012年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月24日
發(fā)明者林曉平, 魏增潘 申請(qǐng)人:惠州市奧能科技有限公司