[發(fā)明專利]用于形成催化納米涂層的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580075968.3
• 申請日: 2015-12-08
• 公開（公告）號(hào): CN107278172A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: P·斯梅爾;約翰娜·契爾曼;M·雷尼凱恩;約瑪·約基涅米;安娜·萊赫德
• 申請（專利權(quán)）人: 芬蘭國家技術(shù)研究中心股份公司
• 主分類號(hào): B01J37/02
• 分類號(hào): B01J37/02;B01J37/34;B01J35/02;B01J23/75;B01J23/74;B01J23/38;B01J23/28;B01J21/04
• 代理公司: 北京安信方達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11262
• 代理人: 高瑜,鄭霞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種在權(quán)利要求1的前序部分中限定的用于形成催化納米涂層方法。此外，本發(fā)明涉及一種在權(quán)利要求11的前序部分中定義的催化劑以及一種在權(quán)利要求13的前序部分中定義的用途。

背景技術(shù)

用于制備催化劑的不同方法是從現(xiàn)有技術(shù)中已知的。在本領(lǐng)域中，存在在結(jié)構(gòu)和材料兩者上不同的若干類型的催化劑。一種特定類型的催化劑由其上已經(jīng)沉積了催化活性層的金屬基底組成。

用于沉積活性層的若干種方法是從現(xiàn)有技術(shù)中已知的。典型地，通過使用氧化鋁或另一種金屬氧化物漿料洗涂來將該催化活性層加入該金屬基底中，該漿料含有呈鹽、氧化物或元素金屬的形式的催化活性金屬。基底還可以首先用金屬氧化物漿料洗涂，并且然后可以使用傳統(tǒng)方法如浸漬進(jìn)行催化劑金屬加入。在這些方法中，難以控制金屬顆粒的尺寸、分散體或?qū)拥暮穸取Ｒ虼耍瑸榱双@得高的催化活性，必須使用過度高的金屬負(fù)載量。由于催化活性金屬在許多情況下變得越來越昂貴，并且它們中的許多是稀有且戰(zhàn)略性的金屬，有益的是例如減少催化反應(yīng)器中的金屬負(fù)載量。

此外，從現(xiàn)有技術(shù)中已知用于形成不同顆粒的火焰噴霧熱解(FSP)方法。

發(fā)明目的

本發(fā)明的目的是披露一種用于形成催化納米涂層的新型方法。此外，本發(fā)明的目的是披露了一種用于形成新型催化劑的方法。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的方法的特征是在權(quán)利要求中已經(jīng)呈現(xiàn)的那些。

本發(fā)明基于一種用于在金屬物體的金屬表面上形成催化納米涂層的方法。該方法包括：借助于500℃-800℃下的熱處理預(yù)處理該金屬表面，形成金屬氧化物載體(例如Al₂O₃載體)，并且將催化納米級(jí)金屬和/或金屬氧化物顆粒沉積在該金屬氧化物載體上并且用催化納米級(jí)金屬和/或金屬氧化物顆粒涂覆該金屬表面。優(yōu)選地，在這些顆粒的形成中，例如在該金屬氧化物載體的形成中或在該金屬表面的涂覆中利用火焰噴霧熱解(FSP)方法。

在本發(fā)明中，預(yù)處理金屬表面，并且在該金屬表面上形成催化活性金屬和/或金屬氧化物的催化納米涂層。在本發(fā)明中，該催化納米涂層可以直接被安排到該金屬表面上。當(dāng)在高溫下預(yù)處理該金屬表面時(shí)，可以改變該表面的結(jié)構(gòu)。然后在該金屬表面上的催化納米涂層是永久且耐用的。

此外，本發(fā)明基于在該金屬表面上包含催化納米涂層、優(yōu)選催化劑層的催化劑，并且，根據(jù)在此上下文中呈現(xiàn)的方法，該催化納米涂層已經(jīng)形成到該金屬表面上。該催化納米涂層是催化活性涂層。

適用于形成顆粒例如納米級(jí)顆粒或納米顆粒的并且本身已知的任何火焰噴霧熱解(FSP)方法可以用于本發(fā)明的方法中。在該火焰噴霧熱解(FSP)方法中，典型地通過將有機(jī)液體燃料(例如乙醇、甲苯、己烷或類似物)引入到輔助甲烷火焰中來產(chǎn)生各種氧化物粉末，該火焰然后點(diǎn)燃形成該火焰的引入的燃料。有機(jī)金屬前體溶解于該燃料中，并且在該火焰中它們分解并形成小的金屬氧化物顆粒，優(yōu)選納米級(jí)顆粒。典型地，通過FSP方法制造各種金屬氧化物粉末。火焰噴霧熱解(FSP)的一個(gè)實(shí)施例呈現(xiàn)于圖3中。

適用于形成納米級(jí)顆粒或納米顆粒的并且本身已知的任何化學(xué)氣相合成(CVS)方法可以用于本發(fā)明的方法中。該化學(xué)氣相合成(CVS)方法是改進(jìn)的化學(xué)氣相沉積(CVD)方法，其中調(diào)節(jié)工藝參數(shù)以形成納米顆粒而不是膜。在CVS中，前體是呈氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)的金屬有機(jī)物、羰基化合物、氫化物、氯化物和其他揮發(fā)性化合物。化學(xué)氣相反應(yīng)、化學(xué)氣相冷凝和化學(xué)氣相沉淀是文獻(xiàn)中頻繁使用的同義詞。

在此上下文中，金屬氧化物載體可以包含任何金屬氧化物或不同金屬氧化物的任何混合物。此外，該金屬氧化物載體可以包含其他組分，例如合適的粘合劑和/或填料試劑。在一個(gè)實(shí)施例中，該金屬氧化物載體由一種或多種選自下組的金屬氧化物形成，該組由以下各項(xiàng)組成：Al₂O₃、MgO、TiO₂、其他合適的金屬氧化物及它們的組合。在一個(gè)實(shí)施例中，該金屬氧化物載體是包含Al₂O₃的Al₂O₃載體。

在此上下文中，催化納米級(jí)金屬顆粒和/或金屬氧化物顆粒可以包含任何合適的金屬，該金屬是催化活性金屬。在一個(gè)實(shí)施例中，金屬選自下組，該組由以下各項(xiàng)組成：Co、Ni、Mo、Zr、Ti、Hf、貴金屬、其他合適的金屬及它們的組合。

在此上下文中，金屬物體可以是任何金屬物體，例如金屬物品、金屬板、金屬膜、金屬片、金屬顆粒、金屬件或類似物。