專(zhuān)利名稱(chēng)：一種在不銹鋼基體上制備氧化鋁催化劑載體的方法
一種在不銹鋼基體上制備氧化鋁催化劑載體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及催化劑載體技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，是一種在不銹鋼基體上制備氧化鋁催化劑載體的方法。
背景技術(shù)：
常規(guī)的固定床反應(yīng)器是由眾多具有一定形狀和大小的催化劑顆粒堆積填充于反應(yīng)器內(nèi)，構(gòu)成反應(yīng)進(jìn)行所需的催化床層。此床層的一個(gè)內(nèi)在特征是結(jié)構(gòu)的隨意性和催化劑顆粒的不均勻分布。任意的不均勻分布導(dǎo)致反應(yīng)物不均勻越過(guò)催化劑表面，這就使得傳統(tǒng)的顆粒狀催化劑存在著一些如催化劑床層壓降大，反應(yīng)物在催化劑顆粒表面分布不均以及催化劑床層熱阻大等明顯缺點(diǎn)。而整體式催化劑是將載體涂覆在基體上，然后把催化劑負(fù)載在載體上，從而制備成一體式催化劑，相對(duì)于傳統(tǒng)的填充式催化劑具有床層壓降低、傳質(zhì)、傳熱效率高、催化劑分離再生容易等眾多優(yōu)點(diǎn)，而得到廣泛的應(yīng)用。整體式催化劑常用的基體主要是堇青石和FeCrAl，而本研究基體采用不銹鋼，相對(duì)于以上兩者具有良好的導(dǎo)熱性能、耐震動(dòng)型強(qiáng)和良好的經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種在不銹鋼基體上制備氧化鋁催化劑載體的方法。本發(fā)明的另一個(gè)目的是解決不銹鋼表面涂覆無(wú)機(jī)材料載體附著力較差的問(wèn)題，特別是在一定溫度下反復(fù)加熱；本發(fā)明另外一個(gè)目的在于制備出具有較高的孔容、孔徑適宜、比表面積較大、和基體的結(jié)合強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)的催化劑載體。本方法采用的是整體式催化劑載體涂覆，運(yùn)用溶膠凝膠法把催化劑載體涂覆在基體不銹鋼上，催化 劑載體為氧化鋁，通過(guò)改善焙燒溫度和時(shí)間，增加結(jié)合力，改善催化劑載體的性能。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:—種在不銹鋼基體上制備氧化鋁催化劑載體的方法，其特征在于，其具體步驟為:整體式催化劑載體涂覆，運(yùn)用溶膠凝膠法在不銹鋼表面制備出一層催化劑載體，催化劑載體為氧化招，涂覆包含預(yù)涂覆和二次涂覆。預(yù)涂覆包括以下的步驟:a.基體材料的清洗，分別用酸、堿清洗把基體表面清洗干凈，在用HNO3和HCl溶液腐蝕時(shí)，濃度4mol/L,時(shí)間30min ;最后用丙酮除去其他的污垢；b.溶膠的配比，硝酸和擬薄水鋁石按照摩爾比H+/A100H = 0.07 0.15進(jìn)行配t匕，攪拌均勻后，陳化30 48小時(shí)，使其充分反應(yīng)；C.擴(kuò)孔劑和粘接劑是采用PVA溶液，把陳化好的漿液和質(zhì)量分?jǐn)?shù)2 4% PVA配合，攪拌后制成涂覆液，把清洗干凈的基體放入制備好的基體涂覆液內(nèi)，按照浸潰提拉法進(jìn)行涂覆，每次浸潰2分鐘，空干15秒，涂覆完成后，充分干燥，先在室溫下干燥，后在105 150°C真空干燥200 400min ；
d.把干燥好的基體，放入管式爐中燒結(jié)，燒結(jié)溫度為450 650°C，升溫速度為2 7V /s，燒結(jié)120 480min后取出，制備完成；二次涂覆包括以下的步驟:a.二次涂覆漿液按照Y-Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)占10 18%，A100H質(zhì)量分?jǐn)?shù)占5% 10%，PVA質(zhì)量分?jǐn)?shù)占I 5 %，其余為去離子水配成溶液；調(diào)整pH值為2.5 4 ;攪拌2 4小時(shí)，制備成漿液，把預(yù)涂覆好的基體浸泡在漿液中2分鐘，空干15秒，拿出室溫干燥；b.室溫下干燥后在105 15CTC真空干燥200 400min ；c.把干燥好的基體，放入管式爐中燒結(jié)，燒結(jié)溫度為450 650°C，升溫速度為2 7度每秒，燒結(jié)1 20 480分鐘后取出，制備完成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的積極效果是:本方法制備不銹鋼整體式催化劑載體，由于在預(yù)涂覆層起到一定的粘接作用，使二次涂覆活性氧化鋁載體時(shí)能夠和基體實(shí)現(xiàn)較強(qiáng)的附著，使載體能夠很好的涂覆在不銹鋼表面，在其表面涂覆活性組分后，具有很好的催化效果。本發(fā)明通過(guò)在不銹鋼基體上通過(guò)多次涂覆的方法涂覆載體，制備出不銹鋼整體式催化劑具有很好的導(dǎo)熱性能、良好的熱穩(wěn)定性和較高的經(jīng)濟(jì)性，涂覆后載體具有較高的比表面積、孔徑適宜、和基體結(jié)合強(qiáng)度較高，且這種催化劑載體的制備方式使用壽命長(zhǎng)、更換方便、可以應(yīng)用于復(fù)雜形狀的反應(yīng)器等。本發(fā)明整體式催化劑載體制備適用于FeCrAl、316和304等系列的不銹鋼。

圖1預(yù)涂覆示意圖；圖2 二次涂覆示意圖；圖3預(yù)涂覆后載體的SEM圖片；圖4 二次涂覆后的SEM圖片；圖5預(yù)涂覆后載體的EDS圖片。
具體實(shí)施方式以下提供本發(fā)明一種在不銹鋼基體上制備氧化鋁催化劑載體的方法的具體實(shí)施方式
。實(shí)施例1請(qǐng)參見(jiàn)附圖1，2，一、基體材料的清洗，用HNO3和HCl按照2: I配比配制成3mol/L的腐蝕溶液，腐蝕較長(zhǎng)時(shí)間。最后用丙酮除去其他的污垢。二、預(yù)涂覆①溶膠的配比，硝酸和擬薄水鋁石按照H+/A100H = 0.12 (mol比)配比，攪拌均勻后，陳化24小時(shí)，使其充分反應(yīng)，形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。②PVA溶液作為擴(kuò)孔劑和粘接劑。把陳化好的漿液和濃度為4% PVA配合，攪拌后制成涂覆液，把清洗后的基體放入制備好的基體涂覆液內(nèi)，按照浸潰提拉法進(jìn)行涂覆，每次浸潰2分鐘，空干15秒，涂覆完成后，充分干燥，先在室溫下干燥，后在110°C真空干燥300mino
③把干燥好的基體，放入管式爐中燒結(jié)，燒結(jié)溫度為500°C，升溫速度為5°C /s，燒結(jié)200min后取出，重復(fù)上述過(guò)程，直到取得滿(mǎn)意的厚度。三、二次涂覆①二次涂覆漿液按照Y -Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)占16 %，A100H質(zhì)量分?jǐn)?shù)占8 %，PVA質(zhì)量分?jǐn)?shù)占2%，其余為去離子水配成溶液。調(diào)整PH值為3 ;攪拌2小時(shí)，制備成漿液，把預(yù)涂覆好的基體浸泡在漿液中2分鐘，空干15秒，拿出室溫干燥；②室溫下干燥后在110°C真空干燥300min。③把干燥好的基體，放入管式爐中燒結(jié)，燒結(jié)溫度為500°C，升溫速度為5°C /s，燒結(jié)200分鐘后取出，重復(fù)上述過(guò)程，直到取得滿(mǎn)意的厚度。四、重復(fù)上述預(yù)涂覆和二次涂覆過(guò)程可以得到滿(mǎn)意的厚度，從而制備出所需的整體式催化劑載體。評(píng)價(jià)測(cè)試:制備出的整體催化劑載體通過(guò)SEM和EDS后可以得出具有很好比表面積和孔容，且表面附著力較好，見(jiàn)圖3，4，5。催化劑載體具有較高的孔容、孔徑適宜、比表面積較大、和基體的結(jié)合強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)；本發(fā)明在甲烷重整制氫、汽車(chē)尾氣排放凈化、費(fèi)托合成等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi) 。
權(quán)利要求
1.一種在不銹鋼基體上制備氧化鋁催化劑載體的方法，其特征在于，其具體步驟為:整體式催化劑載體涂覆，運(yùn)用溶膠凝膠法在不銹鋼表面制備出一層催化劑載體，催化劑載體為氧化招，涂覆包含預(yù)涂覆和二次涂覆。
2.如權(quán)利要求1所述的一種在不銹鋼基體上制備氧化鋁催化劑載體的方法，其特征在于，預(yù)涂覆包括以下的步驟: a.基體材料的清洗，分別用酸、堿清洗把基體表面清洗干凈，在用HNO3和HCl溶液腐蝕時(shí)，濃度4mol/L,時(shí)間30min ;最后用丙酮除去其他的污垢； b.溶膠的配比，硝酸和擬薄水鋁石按照摩爾比H+/A100H= 0.07 0.15進(jìn)行配比，攪拌均勻后，陳化30 48小時(shí)，使其充分反應(yīng)； c.擴(kuò)孔劑和粘接劑是采用PVA溶液，把陳化好的漿液和質(zhì)量分?jǐn)?shù)2 4%PVA配合，攪拌后制成涂覆液，把清洗干凈的基體放入制備好的基體涂覆液內(nèi)，按照浸潰提拉法進(jìn)行涂覆，每次浸潰2分鐘,空干15秒,涂覆完成后,充分干燥,先在室溫下干燥,后在105 150°C真空干燥200 400min ； d.把干燥好的基體，放入管式爐中燒結(jié)，燒結(jié)溫度為450 650°C，升溫速度為2 7V /s，燒結(jié)120 480min后取出，制備完成。
3.如權(quán)利要求1所述的一種在不銹鋼基體上制備氧化鋁催化劑載體的方法，其特征在于，二次涂覆包括以下的步驟: a.二次涂覆漿液按照Y-Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)占10 18%，A100H質(zhì)量分?jǐn)?shù)占5% 10%，PVA質(zhì)量分?jǐn)?shù)占I 5 %，其余為去離子水配成溶液；調(diào)整pH值為2.5 4 ;攪拌2 4小時(shí)，制備成漿液，把預(yù)涂覆好的基體浸泡在漿液中2分鐘，空干15秒，拿出室溫干燥； b.室溫下干燥后在105 150°C真空干燥200 400min； c.把干燥好的基體，放入管式爐中燒結(jié)，燒結(jié)溫度為450 650°C，升溫速度為2 7度每秒，燒結(jié)120 480分鐘后取出，制備完成。
4.如權(quán)利要求1所述的一種在不銹鋼基體上制備氧化鋁催化劑載體的方法，其特征在于，預(yù)涂覆的次數(shù)為多次。
5.如權(quán)利要求1所述的一種在不銹鋼基體上制備氧化鋁催化劑載體的方法，其特征在于，二次涂覆的次數(shù)為多次。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于不銹鋼表面的Al2O3催化劑載體的制備方法，屬于催化劑載體制備領(lǐng)域，采用溶膠凝膠法在不銹鋼表面浸漬涂覆，干燥及焙燒后，在其表面制備出牢固的γ-Al2O3催化劑載體，催化劑載體具有較高的孔容、孔徑適宜、比表面積較大、和基體的結(jié)合強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)；本發(fā)明在甲烷重整制氫、汽車(chē)尾氣排放凈化、費(fèi)托合成等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)B01J32/00GK103212450SQ201310139048
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月19日
發(fā)明者張莉, 任衍倫, 劉京雷, 徐宏, 應(yīng)翔 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)