一種用于燃氣灶助燃催化劑及其制備方法
【專利摘要】一種用于燃氣灶助燃催化劑及其制備方法，催化劑由堇青石蜂窩陶瓷載體片和第一涂層、第二涂層組成，第一涂層包含AgFeO3、LaMnO3、NiO、TiO2，AgFeO3、LaMnO3、以NiO計的Ni(NO3)2、以SiO2計的硅溶膠質(zhì)量比為40:30:15:15，第二涂層包含F(xiàn)e2O3、TiO2、貴金屬Rh或Pt，以Fe2O3計的Fe(NO3)2、以SiO2計的硅溶膠、以Rh計的Rh(NO3)3或以Pt計的Pt(NO3)2質(zhì)量比為7:90:3；第一涂層按噴涂量600g漿料/m2均勻噴涂在堇青石蜂窩陶瓷載體片上；第二涂層按噴涂量150g漿料/m2再噴涂在第一涂層上制得催化劑。該催化劑催化活性高，熱穩(wěn)定性好，能有效提高燃氣的燃燒性能。
【專利說明】
-種用于燃氣灶助燃催化劑及其制備方法
技術(shù)領域
[0001] 本發(fā)明設及一種用于燃氣灶助燃催化劑及其制備方法，應用于燃氣灶、燃氣爐的 助燃提高熱效率，降低煙氣有害物質(zhì)排放。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著經(jīng)濟發(fā)展的同時，當前環(huán)境W及能源短缺問題越來越受到關注。傳統(tǒng)燃氣灶 的燃燒方式不但熱效率低而且有害物質(zhì)排放多，越來越不能適應當前的節(jié)能減排的要求。 目前的低效燃燒方式，不但能源利用率不高，而且燃燒過程排放的污染物高，是造成霧靈天 氣頻發(fā)的主要原因之一。因此，用高效、清潔的燃燒方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的低效燃燒方式，能有效 提高能源的使用效率和減少有害物質(zhì)的排放。催化燃燒技術(shù)能使燃料在較低的溫度下實現(xiàn) 完全燃燒，改善燃燒過程、降低反應溫度、抑制有毒有害物質(zhì)的產(chǎn)生，是一種新型的節(jié)能減 排技術(shù)。本文通過與傳統(tǒng)有焰燃燒比較，詳細介紹了催化燃燒在催化燃燒灶和催化燃燒熱 水器方面的應用。
[0003] 催化燃燒是多相催化反應中的完全氧化反應，使燃氣和空氣在催化劑表面進行非 均相反應。在催化燃燒過程中，催化劑的作用是降低燃料的起燃溫度，并加深其氧化程度， 使有機物在較低的起燃溫度條件下發(fā)生無焰燃燒，并氧化分解為燃燒最終產(chǎn)物C〇2和也0,且 放出大量熱量，同時使反應物分子富集于催化劑表面，W提高反應速率、提高燃料利用率。 因此，與傳統(tǒng)的火焰燃燒相比，催化燃燒具有熱效率高、污染物排放水平低和無焦油的優(yōu) 勢。
[0004] 中國發(fā)明專利CN 103111291 A公開了一種燃氣催化劑、催化燃燒器及其制備方 法。該發(fā)明采用包含改性劑的Ah〇3為載體，Pt或/和Pd為活性組分。催化劑具有高催化活性、 性能穩(wěn)定、燃燒充分、幾乎不產(chǎn)生有毒廢氣等特點。雖然，貴金屬Pt、Pd催化劑的催化性能高 于常規(guī)的化、Mn、Co、Ni的氧化物催化劑，但是，如何開發(fā)非貴金屬高性能催化劑一直是努力 的目標。中國發(fā)明專利CN 103331168 A公開了一種燃氣催化劑、催化燃燒器及其制備方法。 該發(fā)明采用氧化姉、氧化儀、氧化侶Ξ種非貴金屬氧化物混合物為載體，Co、Mn或Μ中的任 意一種或兩種或兩種W上的組成為活性組分。催化劑表現(xiàn)出較高的催化性能和高溫穩(wěn)定 性?？梢?，非貴金屬催化劑也是具有助燃特性的。中國發(fā)明專利CN 104437543Α公開了一種 用于燃氣爐的助燃催化劑及其制備方法。該發(fā)明采用堇青石蜂窩陶瓷載體片和由NiO/ 1^日(：0〇3、口(1/^6日.42'日.6〇2、抓2〇日、1^日2〇3、412〇3和51〇2組成的活性組分組成。該催化劑催化活性 高、熱穩(wěn)定性好，能有效提高燃氣的燃燒性能且制備工藝簡單、制造成本低。因此，如何降低 催化劑中貴金屬的含量，或提高非貴金屬催化劑的性能，是該領域研究的重點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種活性高、穩(wěn)定性高的用于燃氣灶助燃的催化 劑及其制備方法。其核屯、是，降低貴金屬的含量，通過優(yōu)化催化劑活性成分和催化劑制備工 藝，W提高催化劑的性能。
[0006] 為解決該技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0007] -種用于燃氣灶助燃催化劑，該催化劑由堇青石蜂窩陶瓷載體片和第一涂層、第 二涂層組成，第一涂層包含Ag化〇3、1^曰]?11〇3、化0、11〇2,4邑。6〇3、1^曰]\111〇3、^化0計的化（^3)2、 WSi〇2計的娃溶膠質(zhì)量比為40:30:15:15，第二涂層包含化2〇3、Ti〇2、貴金屬化或Pt，WFe2〇3 計的。6(^)3)2、^51〇2計的娃溶膠、^化計的化(^3)3或^?*計的？*(^3)2質(zhì)量比為7:90:3; 第一涂層按噴涂量600g漿料/V均勻噴涂在堇青石蜂窩陶瓷載體片上;第二涂層按噴涂量 150g漿料/m2再噴涂在含有第一涂層堇青石蜂窩陶瓷載體片上。
[0008] 該燃氣灶助燃催化劑的制備方法為：采用二次涂覆制備，第一次涂覆漿料包含 Ag化〇3、1^曰111〇3、化（^3)2(^化0計）、娃溶膠（^51〇2計），按質(zhì)量比為40:30:15:15，用水進行 稀釋，然后均勻噴涂在堇青石蜂窩陶瓷載體片上，噴涂量為600g漿料/V(賠燒后涂層固含 量200g/m2)，經(jīng)110°C干燥，400°C賠燒4小時；第二次涂覆漿料包含化(M)3)2(WFe2〇3計）、娃 溶膠（^51〇2計）、加(^3)3(^化計）或口*(^)3)2(^口*計），按質(zhì)量比為7:90:3，用水進行稀 釋，然后均勻噴涂在堇青石蜂窩陶瓷載體片上，噴涂量為300g漿料/V(賠燒后涂層固含量 50g/m2)，經(jīng)110°C干燥，500°C賠燒4小時。
[0009] 所述AgFe化的制備:按照Ag: Fe = 1:1 (摩爾比），稱取相應的AgN〇3和化(N03)2，混合 后研磨4小時，然后于600°C空氣氣氛賠燒4小時。
[0010] 所述LaMn〇3的制備：La:Mn=l: 1(摩爾比），稱取相應的La2〇3和Mn〇2,混合后研磨4 小時，然后于900°C空氣氣氛賠燒4小時。
[0011] 采用本發(fā)明制備方法制得的催化劑催化活性高，熱穩(wěn)定性好，能有效提高燃氣的 燃燒性能。
【具體實施方式】
[0012] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做出進一步的具體說明，但本發(fā)明并不限于運些實施 例。
[oou]實施例1
[0014] (1 )AgFe〇3的制備：按照Ag:Fe = 1:1 (摩爾比），稱取相應的AgN〇3和Fe(N〇3)2，混合 后研磨4小時，然后于600°C空氣氣氛賠燒4小時。
[001引 （2)LaMn03的制備:La:Mn = l: 1(摩爾比），稱取相應的La203和Mn02,混合后研磨4小 時，然后于900°C空氣氣氛賠燒4小時。
[0016] (3)燃氣爐助燃催化劑第一涂層的制備，第一次涂覆漿料包含AgFe化、LaMn化、Ni (N03 ) 2、娃溶膠，按照AgFe〇3、LaMn〇3、Ni (N03 ) 3 ( WNi0計）、娃溶膠（W Ti〇2計），其質(zhì)量比為 40:30:15:15，分別稱取4邑化03400邑；1^曰]?1103300邑；化（^3).6出0 584邑（^化0計150邑）；5102 含量為20 %的娃溶膠750g( WSi化計150g)，用水進行稀釋至總質(zhì)量3000g后球磨4小時，然 后均勻噴涂在堇青石蜂窩陶瓷載體片上，噴涂量為600g漿料/V，經(jīng)11(TC干燥，400°C賠燒4 小時，賠燒后涂層固含量200g/m2。
[0017] (4)燃氣爐助燃催化劑第二涂層的制備，第二次涂覆漿料包含化(N03)2、娃溶膠、貴 金屬化(N03)3(W化計），按照Fe(N〇3)2(W化2〇3計）、娃溶膠mSi〇2計）、化(N03)3(W化計）質(zhì) 量比為7:90: 3，分別稱取Fe(N〇3)2253g( W化2〇3計70g); Si〇2含量為20%的娃溶膠4500g( W Si〇2計900g)，Rh含量為20%的Rh(N〇3)3溶液150g(WRh計30g)。用水進行稀釋至總質(zhì)量 6000g后球磨4小時，然后均勻噴涂在堇青石蜂窩陶瓷載體片上，噴涂量為300g漿料/m2(賠 燒后涂層固含量50g/m2)，經(jīng)110°C干燥，500°C賠燒4小時，得到最終燃氣爐助燃催化劑。
[001引實施例2
[0019 ] (1) AgFe〇3的制備和LaMn〇3的的制備方法與實施例1相同。
[0020] (2)燃氣爐助燃催化劑第一涂層的制備方法與實施例1相同。燃氣爐助燃催化劑第 二涂層的制備，第二次涂覆漿料包含F(xiàn)e (M)3 )2、娃溶膠、貴金屬Pt (M)3 )2( WPt計），按照Fe (N〇3)2(WFe2〇3計）、娃溶膠（WSi〇2計）、Pt(N〇3)2(WPt計）質(zhì)量比為7:90:3，分別稱取尸6 (N〇3)2253g( W化2〇3計70g)間0洽量為20%的娃溶膠4500g( WSi〇2計900g)，Pt含量為20% 的Pt(N〇3)2溶液150g(WPt計30g)。用水進行稀釋至總質(zhì)量6000g后球磨4小時，然后均勻噴 涂在堇青石蜂窩陶瓷載體片上，噴涂量為300g漿料/m2(賠燒后涂層固含量50g/m2)，經(jīng)11(TC 干燥，50(TC賠燒4小時，得到最終燃氣爐助燃催化劑。
[0021] 對實施例1和2制備的堇青石蜂窩陶瓷催化燃燒器進行燃燒性能的測試，包括堇青 石蜂窩陶瓷催化燃燒表面溫度、熱效率、燃氣中的C0和NO濃度等。測試用天然氣作為燃氣， 在相同測試環(huán)境、相同額定熱負荷條件下進行，結(jié)果見表1。
[0022] 表1實施例催化劑的燃燒性能
[0023]
[0024] 由此可見，本發(fā)明的催化劑對于天然氣有較好的助燃性能，具有熱效率高、有害物 質(zhì)濃度低的優(yōu)點，特別是采用實施例1制備的催化劑具有最好的助燃性能。催化劑具有制備 工藝簡單、制造成本低等特點。
【主權(quán)項】
1. 一種用于燃氣灶助燃催化劑，其特征在于：該催化劑由堇青石蜂窩陶瓷載體片和第 一涂層、第二涂層組成，第一涂層包含六8?6〇 3、1^]?11〇3、附0、110248?6〇3、1^]\111〇 3、以附0計的 Ni (NOS)〗、以Si02計的硅溶膠質(zhì)量比為40: 30:15:15，第二涂層包含F(xiàn)e2〇3、Ti02、貴金屬Rh或 Pt，以Fe2〇3計的Fe(N03)2、以Si0 2計的硅溶膠、以Rh計的Rh(N03)3或以Pt計的Pt(N03) 2質(zhì)量比 為7:90:3;第一涂層按噴涂量600g漿料/m2均勻噴涂在堇青石蜂窩陶瓷載體片上;第二涂層 按噴涂量150g漿料/m 2再噴涂在含有第一涂層堇青石蜂窩陶瓷載體片上。2. 權(quán)利要求1所述催化劑的制備方法，其特征在于:采用二次涂覆制備，第一次涂覆漿 料包含AgFe03、LaMn0 3、以NiO計的Ni (NOS)〗、以Si02計的硅溶膠，按質(zhì)量比為40:30:15:15，用 水進行稀釋，然后均勻噴涂在堇青石蜂窩陶瓷載體片上，噴涂量為600g漿料/m 2,經(jīng)110°C干 燥，400°C焙燒4小時;第二次涂覆漿料包含以Fe2〇3計的Fe(N0 3)2、以Si02計的硅溶膠、以Rh計 的1^0〇3) 3或以？丨計的？丨(^)3)2，按質(zhì)量比為7:9〇 :3，用水進行稀釋，然后均勻噴涂在堇青 石蜂窩陶瓷載體片上，噴涂量為300g漿料/m2，經(jīng)110 °C干燥，500 °C焙燒4小時制得最終的催 化劑成品。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述制備方法，特征在于所述AgFe〇3的制備:按照摩爾比Ag:Fe = l: 1， 稱取相應的AgN03和Fe (N〇3 )2，混合后研磨4小時，然后于600°C空氣氣氛焙燒4小時。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述制備方法，特征在于所述LaMn〇3的制備:按摩爾比La :Mn= 1:1，稱 取相應的La2〇3和Μη02,混合后研磨4小時，然后于900°C空氣氣氛焙燒4小時。
【文檔編號】B01J23/89GK105935592SQ201610038755
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年1月20日
【發(fā)明人】金凌云, 羅聲宏
【申請人】金華氟特催化科技有限公司