[發明專利]一種柔性可織塑催化材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202011421934.4
• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN112387286B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 程星星;李向東;王志強;王鵬;高明;王魯元;張興宇
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B01J23/83
• 分類號: B01J23/83;B01J21/06;B01J23/745;B01J23/889;B01D53/86;B01D53/56;B01J35/10;C02F1/72;C02F101/30
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王磊

本發明公開了一種柔性可織塑催化材料及其制備方法與應用，其方法為將柔性材料浸漬至酸溶液或堿溶液中進行水熱反應，將水熱反應后的體系在含有氧氣和臭氧的氣氛中進行煅燒獲得柔性載體，將催化活性組分鹽溶液真空噴涂在柔性載體獲得催化材料前驅體，將催化材料前驅體進行煅燒獲得柔性可織塑催化材料。本發明提供的柔性可織塑催化材料綜合機械性能高，經濟性好；節省系統能耗，提高催化反應溫度精度；密度小，質量輕，使安裝、拆卸、吹灰、振打等系統維護操作難度大幅降低，且可減少煙道反應器的整體質量；可實現與催化反應同時進行的煙道過濾除塵功能，可重復利用。

技術領域

本發明屬于化學工程中的工業催化領域，涉及一種柔性可織塑催化材料及其制備方法與應用。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

催化劑成型是催化劑利用過程中不可或缺的一種工藝，現有催化劑成型狀態主要有蜂窩狀、波紋板、多孔陶瓷等。此類催化劑強度較高，然而，發明人經過研究發現，在使用過程中形狀不可改變，且密度較高，導致反應器重量較大。

發明內容

為了解決現有技術的不足，本發明的目的是提供一種柔性可織塑催化材料及其制備方法與應用，可在織塑的過程中定制催化劑的表面積和接觸形狀，同時柔性纖維材料密度較小、表面積較大，可以在保證反應效果的同時降低反應器重量。

為了實現上述目的，本發明的技術方案為：

一方面，一種柔性可織塑催化材料的制備方法，將柔性材料浸漬至酸溶液或堿溶液中進行水熱反應，將水熱反應后的體系在含有氧氣和臭氧的氣氛中進行煅燒獲得柔性載體，將催化活性組分鹽溶液真空噴涂在柔性載體獲得催化材料前驅體，將催化材料前驅體進行煅燒獲得柔性可織塑催化材料。

本發明對柔性材料表面采用晶體缺陷生長的方法進行催化劑的結構定制，進而實現柔性載體表面的催化活性組分附著，并對柔性材料進行骨架形狀固定，獲得柔性可織塑的催化結構材料。其中，通過晶體缺陷生長方法定制的柔性載體物化結構提高了催化活性組分的催化效率。

本發明經過實驗發現，柔性材料浸漬于強酸或強堿中并在高溫高壓下進行水熱反應，實現了柔性纖維材料表面晶體結構缺陷的打開；在含有氧氣和臭氧的氣氛中進行煅燒能夠在打開表面晶體缺陷位點的同時，將大量含氧官能團富集于晶體表面缺陷處；真空噴涂技術既能確保柔性載體表面晶面負載的催化活性位點充盈且分布均勻，又大大強化了催化活性組分在柔性纖維材料表面晶體缺陷處的結晶及晶體生長。由此實現催化劑與柔性材料的復合。

另一方面，一種柔性可織塑催化材料，由上述制備方法獲得。

第三方面，一種上述柔性可織塑催化材料在催化脫硝、催化CO氧化脫除、催化VOC消解、SO₂吸附或氮氧化物吸附等中的應用。

本發明的有益效果為：

1、本發明提供的方法能夠將催化劑與柔性材料復合獲得柔性可織塑催化材料。

2、本發明提供的柔性可織塑催化材料，綜合機械性能高，可根據不同煙道、不同工況環境進行針對性定制設計，經濟性好，催化效率高。

3、本發明提供的柔性可織塑催化材料，耐高溫性能好，導熱系數小，比熱容低，能充分利用煙道溫度特點，節省系統能耗，提高反應溫度精度。

4、本發明提供的柔性可織塑催化材料，密度小，質量輕，使安裝、拆卸、吹灰、振打等系統維護操作難度大幅降低，且可減少煙道反應器的整體質量。

5、本發明提供的柔性可織塑催化材料，可用于脫硝、CO氧化脫除、VOC消解、SO₂和氮氧化物吸附等多種催化反應。