[發明專利]一種共燒結制備碳化硅催化膜的方法

有效

• 申請號: 202010004775.1
• 申請日: 2020-01-03
• 公開（公告）號: CN111167491B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 邢衛紅;仲兆祥;陳嘉豪;周榮飛;徐南平
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: B01J27/224
• 分類號: B01J27/224;B01J37/08;B01J23/847;B01D53/86;B01D53/44;B01D53/56
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 馮慧

本發明涉及一種共燒結制備碳化硅催化膜的方法，該方法首先通過將碳酸鍶，二氧化鈦，三氧化二鐵，氧化鎳和五氧化二鈮混合球磨制備鈣鈦礦前驅體粉體，接著將前驅體粉體，碳粉和SiC粉體球磨共混，然后在高溫下原位固相燒結產生鈣鈦礦相，利用產生的鈣鈦礦將SiC顆粒粘結到一起，一步制備具有催化活性的SiC分離膜。該方法利用了鈣鈦礦原料中金屬氧化物作為燒結助劑以及碳粉燃燒產生的熱量，降低了SiC的燒結溫度。制備的SiC催化膜能夠同時截留粉塵和降解氮氧化物、VOCs，適合應用于大氣污染治理領域。

技術領域

本發明屬于大氣污染治理領域，具體涉及一種共燒結制備SiC催化膜的方法。

背景技術

工業尾氣中主要包含超細粉塵、氮氧化物(NO_x)、揮發性有機物(VOCs)等污染物，必須對工業尾氣進行深度治理以達到超低排放標準。已有的工業尾氣凈化系統中除塵和催化降解有害組分由獨立的操作單元完成，這使得設備投資和運行成本都很高。如果能開發多功能過濾材料如催化膜，在一個操作單元里同時實現除塵和脫硝、脫VOCs，將大為簡化工業尾氣污染物脫除流程，對大氣污染治理具有重要的意義。

用于氣體凈化的催化膜已經有了一些研究。中國發明專利CN109224874A報道了在不同膜材料上負載MnOx的催化膜。制得的催化膜比表面積大，低溫下對NO_x的催化活性優異，同時對粉塵有較好的截留性能；中國發明專利CN108404687A報道了在膜材料上先負載碳納米管、線，構建多層次結構，然后包覆金屬有機骨架的催化膜，該催化膜能夠實現對超細粉塵和特定污染氣體的高效吸附凈化；中國發明專利CN104906946A報道了利用金屬醇鹽前驅體溶膠對陶瓷膜孔道進行修飾然后負載催化劑的催化膜，該催化膜能在截留顆粒污染物的同時有效去除氣體污染物。雖然上述催化膜都能有效截留粉塵和降解特定氣體污染物，但這些催化膜的制備一般都較繁瑣，制備成本較高。

發明內容

本發明的目的在于一步制備SiC催化膜，解決SiC催化膜制備過程復雜、工序長等問題，并將制備的SiC催化膜用于工業尾氣的超細粉塵脫除和NOx、VOCs的高效降解。

本發明通過以下技術方案實現：

一種共燒結制備SiC催化膜的方法，包括如下步驟：

(1) 稱取一定摩爾比的、一定粒徑的金屬碳酸鹽和氧化物粉末，與無水乙醇溶液混合并置于球磨罐中，在一定轉速下球磨攪拌一定時間，干燥后得到鈣鈦礦前驅體粉料；

(2) 按一定計量比將鈣鈦礦前驅體粉料，一定粒徑的SiC粉體和碳粉初混合，然后在一定轉速下球磨共混一定時間；

(3) 將球磨好的粉料用50-60目的篩子篩分，得到一定粒徑的混合粉體；

(4) 加入粘結劑與混合粉料混合攪拌，擠壓成型后燒結得到SiC催化膜。

進一步的：

步驟(1)所用的一定粒徑的金屬碳酸鹽和氧化物粉末分別為碳酸鍶（粒徑：300-500 nm），二氧化鈦（粒徑：20-30 nm），三氧化二鐵（粒徑：20-30 nm），氧化鎳（粒徑：30-60nm）和五氧化二鈮（粒徑：40-70 nm）；其中碳酸鍶：二氧化鈦：三氧化二鐵：氧化鎳：五氧化二鈮的摩爾比=1：（0.5?0.65）：（0.15?0.2）：（0.15?0.2）：（0.05?0.1）；所用球磨機設置的轉速為200?300轉/分鐘，球磨時間為2?4h，干燥溫度為60?100℃。

步驟(2)選用的SiC粉體的平均粒徑為200 μm，碳粉的平均粒徑為20 μm；所用的質量比為：鈣鈦礦前驅體粉體：碳粉：SiC粉體=1：（1.67?2.5）：（5.67?9）；球磨轉速為200?300轉/分鐘，球磨時間為2?4h。

步驟(4)所用的粘結劑為質量百分比6?8%的聚乙烯醇（PVA）溶液，所用的量與SiC粉體的質量比為1:(9?19)。