[發明專利]水滑石漿料及其制備和結構化催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 202011127388.3
• 申請日: 2020-10-20
• 公開（公告）號: CN112275271B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 孫曉明;劉璐;周道金;袁子健
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: B01J21/10
• 分類號: B01J21/10;B01J23/755;B01J35/04;B01J35/10;B01J32/00;C04B35/053;C04B35/117;C04B35/453;C04B35/057;C04B35/01;C04B35/626;C04B35/632;C04B35/634
• 代理公司: 北京市領專知識產權代理有限公司 11590
• 代理人: 李靜;任永利

本發明屬于復合氧化物材料制備技術領域，特別涉及一種作為前驅物的可擠出并定型的水滑石漿料，及其制備方法，以及該水滑石漿料燒結得到的結構化復合氧化物催化劑，及該結構化復合氧化物催化劑的制備方法。所述水滑石漿料包括以下組分：以重量份計，水滑石粉體20～80份，聚丙烯酸0.05～0.5份，丙三醇0.5～3份，聚乙二醇0.2～1.3份，甲基纖維素9～19份，若干份去離子水，水滑石粉體和去離子水的比例是0.7～1.3。本發明首次提供了一種適合直接擠出成型或者3D打印的水滑石漿料，該漿料具有優良的流變學性能，擠出的產物能夠燒結定型。本漿料的制備利用了鎂鋁水滑石粉體粒徑小，固相含量高，粘度低的特點，漿料具有足夠高的屈服應力和儲存模量，適于3D打印。

技術領域

本發明屬于復合氧化物材料制備技術領域，特別涉及一種作為前驅物的可擠出并定型的水滑石漿料，及其制備方法，以及該水滑石漿料燒結得到的結構化復合氧化物催化劑，及該結構化復合氧化物催化劑的制備方法。

背景技術

水滑石(Layer?Double?Hydroxides,簡稱LDHs)是一類典型的陰離子型層狀材料，并與其衍生物類水滑石、柱撐水滑石統稱為層狀雙金屬氫氧化物。水滑石高溫煅燒的產物是復合氧化物(LDO)，不僅具備硬度高、抗沖擊、強度高、電絕緣性良好等優良性能；也具備陶瓷產品耐高溫、耐腐蝕、耐磨損的特點；同時由于其在紅外光、可見光、紫外波段有良好的透過率，因此可以作為紫外(UV)光電子器件，介質材料，光學材料，和傳感器。LDHs和LDO因具有獨特的組成和結構特性，從而可作為堿性催化劑、氧化還原催化劑、酸堿雙功能催化劑以及催化劑載體等在催化反應中得到廣泛應用。由于LDHs和LDO均存在堿中心，因而可用于堿催化，其主要被用于烯烴氧化物聚合、醇醛縮合和烷氧基化等反應中。

傳統的水滑石用于催化常以粉末形式存在，不便于氣固分離或液固分離，不能實現自支撐，需要利用其他物質為載體，或需要加入無機粘合劑(例如氧化鋁、硅膠、水泥粉等)提高機械強度，這會減少催化劑與反應物的有效接觸面積，從而削弱催化效果。

結構化催化劑則是過程強化概念在催化反應中的具體體現。結構化催化劑是具有連續的、單一的、整體的結構化基體的催化劑類型。結構化催化劑與反應器技術綜合考慮催化科學與化學工程在多尺度的要求，通過對微觀結構的精細設計，及對宏觀結構的協同耦合，優化催化劑床層流體力學行為、提高傳質/傳熱性能，同時還可以使設備結構更加緊湊、降低成本，因而受到廣泛關注

利用水滑石載體催化劑設計為結構化催化劑，將極大的擴展水滑石在冶金、航天等領域的應用，但是尚缺乏將水滑石制備成型并轉化復合氧化物的技術。

為了解決上述問題，提出本發明。

發明內容

本發明第一方面提供一種水滑石漿料，所述水滑石漿料包括以下組分：以重量份計，單分散水滑石粉體20～80份，聚丙烯酸0.05～0.5份，丙三醇0.5～3份，聚乙二醇0.2～1.3份，甲基纖維素9～19份，若干份去離子水，水滑石粉體和去離子水的比例是0.7～1.3；

所述分散劑選自聚丙烯酸或者硬脂酸鈉中的至少一種。

優選地，所述單分散水滑石粉體的制備方法如下：依次用水、乙醇和丙酮洗滌所述水滑石粉體。

優選地，水滑石粉體和去離子水的比例是0.8～1.2。

優選地，所述甲基纖維素使用濃度為10～20wt％的甲基纖維素溶液。

所述水滑石粉體包括：含鋁水滑石；含鋁水滑石包括：鎂鋁水滑石粉體、鋅鋁水滑石粉體、鈣鋁水滑石粉體，鎳鋁水滑石粉體，鈷鋁水滑石粉體等；

其中，鎂鋁水滑石粉體包括：二元鎂鋁水滑石粉體、多元鎂鋁水滑石粉體、和負載金屬鎂鋁水滑石粉體等；

所述多元鎂鋁水滑石粉體包括鎳鎂鋁水滑石粉體、鎳鈷鎂鋁水滑石粉體等；