[發明專利]一種水泥基多聯通蜂窩催化劑/吸附劑的制備方法

在審

• 申請號: 202010022410.1
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111151220A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 紀紅兵;王希侖;陳家樞;周賢太;吳海波
• 申請（專利權）人: 中山大學惠州研究院
• 主分類號: B01J20/18
• 分類號: B01J20/18;B01J20/28;B01D53/86;B01D53/02;B01J23/42;B01J35/04;B01J37/02;B01J20/30
• 代理公司: 廣州市深研專利事務所(普通合伙) 44229
• 代理人: 姜若天

本發明公開了一種水泥基多聯通孔蜂窩催化劑/吸附劑的制備方法。包括如下步驟：（1）借助高精度光固化3D打印技術制備具有多聯通孔蜂窩結構對應的樹脂倒模。（2）為制備多聯通蜂窩催化劑，在樹脂倒模內澆筑水泥，固化、煅燒去除樹脂倒模后，得到高精度水泥基蜂窩載體。隨后在載體表面涂覆催化劑涂層。（3）為制備多聯通蜂窩吸附劑，將水泥和分子篩粉體混合后澆筑如樹脂倒模內，固化、煅燒去除樹脂倒模后，得到高精度多聯通蜂窩吸附劑。本發明借助3D打印技術制備的高精度水泥基多聯通孔蜂窩催化劑/吸附劑，制備工藝簡單，結構可控，重復性高。應用于廢氣治理時，相較于傳統直通孔蜂窩催化劑/吸附劑，能大幅提升其催化/吸附性能。

技術領域

本發明涉及材料科學與工程技術領域，具體而言，涉及一種高精度水泥基多聯通蜂窩催化劑/吸附劑的制備方法。

背景技術

隨著社會經濟的發展，工業化、城市化進程的加快，環境污染等問題日益加劇。蜂窩結構整體式催化劑/吸附劑是將粉末狀的催化劑/吸附劑經過涂覆或擠壓成型形成的結構化材料，在廢氣治理領域具有廣泛的用途。與傳統的顆粒或粉體催化劑/吸附劑相比，蜂窩結構整體式催化劑/吸附劑具有安裝便捷、機械強度高和床層阻力低等優勢，尤其適用于大流量的廢氣治理領域。廢氣流經蜂窩結構整體式催化劑/吸附劑時，污染物通過擴散與催化劑/吸附劑發生作用，從而實現對廢氣的凈化。但在現有制造工藝和技術的限制下，蜂窩結構整體式催化劑/吸附劑的生產方法是使用模具法擠出毛坯，再經過煅燒制成。該工藝形成的蜂窩結構僅限于相互平行的直通孔，各孔道之間互相平行且互不聯通，使其結構在垂直于氣流方向的傳質/傳熱受到很大限制。近年來已有3D打印技術應用于蜂窩結構整體式催化劑/吸附劑的報道，如專利CN 107915216 A公開了一種3D打印技術制備催化劑的方法，該專利的特征在于使用直接書寫成型(DIW)技術，先將硬模板粉末加入水中，制成懸濁液；接著加入淀粉、明膠，充分攪拌成糊狀；然后裝入基于直寫原理的3D打印機進行打印，最后經過碳化和洗滌得到整體式催化劑。專利CN108283944A公開了一種3D打印技術制備蜂窩式脫硝催化劑的方法，該專利也是基于直寫原理的3D打印機技術，先將脫硝鈦鎢粉、去離子水、偏釩酸銨、流變助劑和增稠劑混合攪拌，再通過濾網制得3D打印漿料，然后裝入3D打印機進行打印得到整體式催化劑。

上述已公開的專利中均采用基于直寫原理的3D打印技術制備蜂窩整體式催化/吸附材料，受限于打印原理和材料本身機械性能，其打印精度較低，制備得到的蜂窩結構強度不高，對蜂窩結構設計也比較單一，無法實現高精度多種復雜結構的蜂窩整體式催化劑/吸附劑的制備。同時，基于直寫技術的3D打印技術，對原料粘度、溫度等要求高，配置復雜，價格昂貴。針對上述缺陷，本發明提供了一種多聯通孔道的整體式催化劑的制備方法。通過借助具有高精度的光固化3D打印技術打印出樹脂倒模，按照需要將水泥以及分子篩吸附劑等澆入倒模內，待水泥固化后，煅燒出去倒模樹脂，得到水泥基多聯通孔道整體式催化/吸附劑。

發明內容

本發明的目的在克服現有技術的不足，提供一種水泥基多聯通孔道整體式催化/吸附劑的制備方法，并應用于廢氣凈化領域。

為了實現上述目的，本發明的技術方案為：

一種水泥基多聯通蜂窩催化/吸附材料的制備方法，包括如下步驟：

1.使用計算機設計繪制多聯通孔道蜂窩結構，并借助高精度光固化3D打印機制備對應的樹脂倒模；

2.應用于催化劑制備時，將水泥漿澆筑到步驟(1)得到的樹脂倒模內，經過固化、煅燒，得到水泥基多聯通蜂窩載體，接著在載體表面涂覆催化劑涂層并煅燒，得到高精度多聯通蜂窩催化劑；該催化劑可用于甲醛等大氣污染物催化凈化；

3.應用于吸附劑制備時，將水泥粉體與吸附用分子篩混合，添加水配制成漿料后，澆筑到步驟(1)得到的樹脂倒模內，經過固化、煅燒，得到高精度多聯通蜂窩吸附劑，該吸附劑可用于大氣污染物吸附凈化；

在上述的制備方法中，步驟(1)中所述樹脂倒模由如下方法制成：