催化劑漿料的制備方法及整體式催化劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及催化燃燒技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種催化劑漿料的制備方法及整體式催 化劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 催化燃燒是燃料在催化劑表面進(jìn)行的完全氧化反應(yīng)。催化燃燒技術(shù)可以用于處理 有機(jī)廢氣和汽車尾氣等毒性大、對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重的氣體，其原理主要是利用催化劑使污染 氣體在較低溫度條件下充分燃燒。
[0003]高效催化燃燒的催化劑是催化燃燒技術(shù)的核心，目前在催化燃燒技術(shù)中廣泛應(yīng)用 的是整體式催化劑。整體式催化劑主要包括蜂窩載體和催化劑涂層，其中蜂窩載體作為整 體式催化劑的骨架基體，其材料可為陶瓷或金屬材料，其結(jié)構(gòu)類似蜂窩狀，具有許多平行且 整齊分布的細(xì)小孔道；催化劑涂層是由催化劑漿料均勻地涂覆在蜂窩載體表面上后所形成 的涂層。制備整體式催化劑的過程一般為：將催化劑粉體與擬薄水鋁石加水混合，然后加酸 或堿調(diào)節(jié)pH值，使擬薄水鋁石形成溶膠，從而形成具有一定粘度的催化劑漿料，之后將蜂 窩載體浸漬在催化劑漿料中，一段時(shí)間后取出蜂窩載體，去掉蜂窩載體上多余的催化劑漿 料，對(duì)蜂窩載體進(jìn)行烘干、焙燒。
[0004] 在配制催化劑漿料時(shí)，酸或堿的加入會(huì)引起催化劑粉體中金屬組分或復(fù)合氧化物 的溶解，導(dǎo)致催化劑粉體的活性降低，影響整體式催化劑的催化效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提出一種催化劑漿料的制備方法及整體式 催化劑的制備方法，以提高整體式催化劑的催化效率。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0007]本發(fā)明的第一方面提供了一種催化劑漿料的制備方法，包括：將催化劑粉體、中性 分散介質(zhì)和溶劑均勻混合，形成具有一定粘度的催化劑漿料。
[0008] 在本發(fā)明所提供的催化劑漿料的制備方法中，將催化劑粉體、中性分散介質(zhì)和溶 劑均勻混合形成催化劑漿料，其中中性分散介質(zhì)使催化劑漿料具有一定的粘度，從而無需 采用擬薄水鋁石加酸或加堿形成溶膠以使催化劑漿料具有粘度，也就避免了酸或堿的加入 所引起的催化劑粉體活性降低的問題，保證了所制備的催化劑漿料中催化劑粉體的活性不 降低，從而提高了采用該催化劑漿料所制備的整體式催化劑的催化效率。
[0009] 本發(fā)明的第二方面提供了一種整體式催化劑的制備方法，包括：采用上述催化劑 漿料的制備方法制備催化劑漿料；將所制備的催化劑漿料涂覆在蜂窩載體上，形成整體式 催化劑。
[0010] 本發(fā)明所提供的整體式催化劑的制備方法所能夠產(chǎn)生的有益效果與本發(fā)明所提 供的催化劑漿料的制備方法的有益效果相同，在此不再贅述。
【附圖說明】
[0011] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0012] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供的制備方法中溫度-甲烷轉(zhuǎn)化率曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施 例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例 僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技 術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，均屬于本發(fā)明保護(hù)的范 圍。
[0014] 本實(shí)施例提供了一種催化劑漿料的制備方法，該制備方法包括：將催化劑粉體、中 性分散介質(zhì)和溶劑均勻混合，形成具有一定粘度的催化劑漿料。
[0015] 上述催化劑衆(zhòng)料的制備方法中，制備時(shí)加入中性分散介質(zhì)，分散介質(zhì)溶于溶劑中 使催化劑漿料具有一定的粘度，并且由于分散介質(zhì)為中性，因此不會(huì)對(duì)催化劑漿料中的催 化劑粉體產(chǎn)生溶解作用，也就不會(huì)降低催化劑粉體的活性，有效地避免了現(xiàn)有技術(shù)在催化 劑漿料中加酸或加堿造成催化劑粉體活性降低的問題，可見采用本實(shí)施例所提供的制備方 法制備的催化劑漿料中催化劑粉體的活性較高，因此整體式催化劑的催化效率較高。
[0016] 在本實(shí)施例所提供的制備方法中，所加入的中性分散介質(zhì)可以為中性鋁溶膠、中 性硅溶膠或中性有機(jī)聚合物溶液體系，優(yōu)選為中性鋁溶膠和中性硅溶膠。所加入的中性分 散介質(zhì)的質(zhì)量可根據(jù)實(shí)際對(duì)催化劑漿料的粘度的需要和催化劑本身的性質(zhì)設(shè)定，具體的， 為了保證一定的催化能力，催化劑粉體在催化劑涂層中的占比不宜太低，至少要達(dá)到10% 及其以上，所以所加入的中性分散介質(zhì)與催化劑粉體的質(zhì)量比最好小于或等于10:1 ;由于 分散介質(zhì)與催化劑粉體表面原子通過鍵合或吸附作用相連接，從而使催化劑粉體在催化劑 漿料中充分分散，通常納米催化劑粉體表面原子數(shù)占其總原子數(shù)的5%及其以上，因此理論 上所加入的中性分散介質(zhì)與催化劑粉體的質(zhì)量比最好大于或等于1:20,才能夠?qū)崿F(xiàn)中性分 散介質(zhì)中的分子與催化劑粉體表面原子實(shí)現(xiàn)1:1的相互作用?；谏鲜隹紤]，可選的，所加 入的中性分散介質(zhì)與催化劑粉體的質(zhì)量比的范圍可為1:20~10:1。
[0017] 進(jìn)一步的，由于大部分納米催化劑粉體其表面原子數(shù)占總原子數(shù)的比例均小于或 等于50%，因此為了保證各種催化劑粉體在催化劑漿料中都能得到有效分散，所加入的中 性分散介質(zhì)與催化劑粉體的質(zhì)量比優(yōu)選的可為1:2~10:1。更為優(yōu)選的是，為了保證催化 劑涂層在蜂窩載體上的負(fù)載量，所加入的中性分散介質(zhì)與催化劑粉體的質(zhì)量比可為1:1~ 10:1〇
[0018] 所加入的催化劑粉體可以是商用的氧化鋁、氧化硅、氧化鈷、氧化鈰、氧化鑭、氧化 鈦等氧化物中的一種，或者前述多種氧化物中至少兩種的混合物，或者前述多種氧化物中 至少兩種所形成的復(fù)合氧化物，或者負(fù)載型貴金屬催化劑，也可以是采用常用催化劑自行 合成的催化劑粉體等。
[0019] 在將催化劑粉體、中性分散介質(zhì)和溶劑混合的過程中，需混合至無沉淀現(xiàn)象，且混 合均勻后得到催化劑漿料。出于混合至無沉淀的考慮，所加入的催化劑粉體的質(zhì)量?jī)?yōu)選的 小于或等于催化劑漿料中剛好不出現(xiàn)沉淀時(shí)所對(duì)應(yīng)的催化劑粉體的質(zhì)量?？蛇x的，所配制 的催化劑漿料中催化劑粉體的質(zhì)量濃度可小于或等于60%，以保證催化劑漿料中無催化劑 粉體的沉淀，且催化劑漿料不至于太粘稠。
[0020] 此外，在將催化劑粉體、中性分散介質(zhì)和溶劑混合的過程中，優(yōu)選的可將催化劑粉 體和中性分散介質(zhì)加入溶劑中，邊加邊攪拌，以加速催化劑粉體溶解，減少催化劑粉體結(jié)塊 的現(xiàn)象。
[0021] 所配制的催化劑漿料中催化劑粉體的質(zhì)量濃度可通過加入溶劑或催化劑粉體來 調(diào)節(jié)。具體的，若催化劑粉體的質(zhì)量濃度高于所需要的濃度，則通過加入一定量的溶劑來降 低催化劑粉體的質(zhì)量濃度；若催化劑粉體的質(zhì)量濃度低于所需要的濃度，則通過加入一定 量的催化劑粉體來提高催化劑粉體的質(zhì)量濃度。
[0022] 在配制催化劑漿料時(shí)，可向催化劑漿料中加入一定量的中性有機(jī)粘結(jié)劑。由于有 機(jī)粘結(jié)劑通常是鏈狀或網(wǎng)狀的高分子聚合物，可以同時(shí)和催化劑粉體、中性分散介質(zhì)通過 一定的鍵合作用相連接，并且有機(jī)粘結(jié)劑屬于大分子物質(zhì)，其水溶液通常具有較高的粘度， 因此向催化劑楽料中加入中性有機(jī)粘結(jié)劑，有助于提尚催化劑楽料的粘度，進(jìn)而提尚催化 劑粉體的涂覆量。同時(shí)，由于有機(jī)粘結(jié)劑在水或有機(jī)溶劑中都有良好的溶解性，因此向催化 劑漿料中加入中性有機(jī)粘結(jié)劑，可以提高催化劑粉體及中性分散介質(zhì)在催化劑漿料中的溶 解能力，進(jìn)而提高二者分散性。此外，與中性分散介質(zhì)相似，加入中性有機(jī)粘結(jié)劑同樣不會(huì) 使催化劑粉體發(fā)生溶解現(xiàn)象，因而也就不會(huì)造成催化劑粉體的活性降低；并且有機(jī)粘結(jié)劑 在整體式催化劑的焙燒過程中可以轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水，不會(huì)引起整體式催化劑的組分變 化。可選的，所加入的中性有機(jī)粘結(jié)劑可以是聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯 或纖維素等物質(zhì)。
[0023] 為了避免催化劑粉體結(jié)塊，減小催化劑粉體的粒度，使催化劑粉體在催化劑漿料 中分散更加均勻，在將催化劑粉體、中性分散介質(zhì)和溶劑混合前，優(yōu)選的可對(duì)催化劑粉體進(jìn) 行過篩處理。
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