[發明專利]一種變溫真空涂覆方式制備堇青石整體式催化劑的方法

有效

• 申請號: 202111134000.7
• 申請日: 2021-09-27
• 公開（公告）號: CN113941371B
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發明（設計）人: 喬旭;費兆陽;趙帥;陳獻;崔咪芬;王翠翠;劉清;湯吉海;張竹修
• 申請（專利權）人: 南京工業大學;南京資環工程技術研究院有限公司
• 主分類號: B01J37/02
• 分類號: B01J37/02;B01J35/04;B01J21/04;B01J23/34;B01J35/10;B01J37/34;F23G7/07
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤;邢賢冬

本發明公開了一種變溫真空涂覆方式制備堇青石整體式催化劑的方法，包括：采用等離子體對堇青石蜂窩陶瓷進行預處理；經過等離子體預處理的堇青石蜂窩陶瓷放入儲罐中，密閉，維持儲罐在負壓狀態，先對堇青石蜂窩陶瓷進行加熱處理，再對堇青石蜂窩陶瓷進行浸漬處理，獲得具有涂層的整體式催化劑堇青石載體；采用浸漬處理，在整體式催化劑堇青石載體負載錳鈰氧化物，獲得堇青石整體式催化劑。本發明通過升溫負壓過程有效的去除了堇青石孔道中殘存的空氣和吸附物，使更多的漿料進入孔道內填充孔道增加涂覆負載量，同時提高了涂層與堇青石的接觸面，提高了涂層的穩定性。本發明堇青石整體式催化劑在催化活性與穩定性方面具有明顯的優勢。

技術領域

本發明涉及一種新型功能材料制備技術，具體涉及一種變溫真空涂覆方式制備堇青石整體式催化劑的方法。

背景技術

揮發性有機化合物(Volatile Organic Compounds，簡稱VOCs)常見于石油化工行業的廢氣。催化燃燒技術因處理對象多、效率高、工藝簡單等優點，是末端治理VOCs的有效手段之一。整體式催化劑因具有床層壓降損失小、傳質效率高、結構規整、機械強度和抗熱性好等特點，常被石油化工行業用于VOCs凈化。然而，作為支撐載體的堇青石(2MgO·Al₂O₃·5SiO₂)蜂窩陶瓷表面光滑且比表面積較低(約0.7m²·g^-1)，限制了活性物種負載量。涂覆一層高比表面積的氧化物或活性炭等作為支撐載體的涂層，分散催化劑的活性組分，是整體式催化劑性能提升的有效途徑，制備出均勻分布且結構穩定的高比表面積涂層備受人們的關注。

使用不同涂覆方式制備堇青石整體催化劑涂層，對涂層的負載率、涂層厚度的均勻性、涂層抗龜裂和穩定性起著不同影響。傳統涂層涂覆的方法，一般先通過溶膠凝膠法制備出涂覆漿料，再將預處理后的堇青石支撐載體浸漬在漿料中，而后取出用壓縮空氣吹掃去除孔道中殘余漿料，干燥焙燒制得涂層。然而堇青石蜂窩陶瓷支撐載體內存在豐富的大孔，直接將其浸漬在漿料中，會導致孔道內氣體無法排除被壓縮在孔道中，然后再高溫焙燒過程氣體因受熱膨脹導致涂層出現密集龜裂現象，甚至部分涂層直接脫落，直接影響涂層的均勻性、穩定性和涂覆率。近些年，有研究者在支撐載體涂覆涂層時利用超聲波輔助浸漬技術制備涂層，與將較支撐載體直接浸漬在漿料中相比，超聲波輔助浸漬漿料制得的涂層涂覆率更高，比表面積也更大且形成較多介孔結構，同時涂層的均勻性也得到改善，穩定性和涂層龜裂得到了緩解。

此外，也有研究者通過水熱合成法在堇青石蜂窩陶瓷支撐載體表面生長一層氧化物作為過渡涂層負載催化活性組分。雖然水熱法合成氧化物涂層在晶體形貌可控且涂層穩定性也更好，但實際工業規模化生產中依然存在合成工藝復雜、能耗高、合成過程時間長等諸多問題。

因此使用漿料浸漬制備涂層是目前最可行的策略，但是在浸漬制備涂層的具體方法依然存在很大的爭議。

發明內容

本發明的目的是針對現有堇青石蜂窩陶瓷涂覆方式的不足，提供一種變溫真空涂覆方式制備堇青石整體式催化劑的方法，在采用浸漬方式涂覆漿料之前，采用負壓升溫方式去除堇青石支撐載體孔道中殘存的空氣和吸附物種，使得更多的漿料進入孔道內填充孔道以增加涂覆負載量，同時提高了涂層與堇青石支撐載體的接觸面，進而提高涂層的穩定性。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種變溫真空涂覆方式制備堇青石整體式催化劑的方法，包括：將堇青石蜂窩陶瓷放入等離子發生設備中，采用等離子體對堇青石蜂窩陶瓷進行預處理；經過等離子體預處理的堇青石蜂窩陶瓷放入儲罐中，密閉，維持儲罐在負壓狀態，先對堇青石蜂窩陶瓷進行加熱處理，再對堇青石蜂窩陶瓷進行浸漬處理，在堇青石蜂窩陶瓷上涂覆漿料，依次進行陰干、干燥、焙燒，獲得具有穩定的、均勻的涂層的整體式催化劑堇青石載體；采用浸漬處理，在整體式催化劑堇青石載體負載錳鈰氧化物，獲得堇青石整體式催化劑。

所述的變溫真空涂覆方式制備堇青石整體式催化劑的方法，包括如下步驟：