一種滲鋁不銹鋼整體式催化劑載體的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種滲鋁不銹鋼整體式催化劑載體的制備方法，其特征在于，具體過程為：首先在不銹鋼表面進行滲鋁處理，在滲鋁的基體上進一步氧化處理，使其表面產(chǎn)生Al2O3，進而采用溶膠凝膠法在表面涂覆一層催化劑載體，催化劑載體為氧化鋁，涂覆過程為2～5次。經(jīng)培燒后獲得整體式催化劑載體。本發(fā)明制備出的載體具有較高的孔隙率、適宜的孔徑、較大的比表面積、附著力高、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點；本發(fā)明在費托合成、汽車尾氣排放凈化等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說明】一種滲鋁不銹鋼整體式催化劑載體的制備方法
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明涉及催化劑載體制備領(lǐng)域，具體地說，是一種以不銹鋼為基體，制備出具有較高附著力的Al2O3整體式催化劑載體的方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]一般常用的催化劑為填充式的顆粒狀催化劑，這種固定床反應(yīng)器中的催化劑顆粒由于堆積在反應(yīng)器中的不均勻性和隨意性，導(dǎo)致了具有很大的壓力降和催化劑床層傳熱阻力大等缺點。近些年 來整體式催化劑一直是研究的熱點，常用的基體材料有FeCrAl和不銹鋼。FeCrAl由于機械強度不高，易于腐蝕，價格較高等缺陷，存在應(yīng)用的缺陷。不銹鋼具有良好的導(dǎo)熱性能、耐震動型強和良好的經(jīng)濟性等優(yōu)點，加上經(jīng)濟性不高，一直是研究的熱點，但是由于載體和不銹鋼的結(jié)合力不高，較難制備出具有較高附著力的載體。
[0003]本發(fā)明采用在不銹鋼表面滲鋁，進而原位氧化制備氧化鋁的工藝，可以有效的提高催化劑載體和不銹鋼的附著力，具有極高的工程實用性。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種滲鋁不銹鋼整體式催化劑載體的制備方法，顯著提高附著力；本發(fā)明另外一個目的在于制備出具有較高的孔隙率、孔徑適宜、比表面積較大、熱穩(wěn)定性高等優(yōu)點的催化劑載體。
[0005]本方法制備催化劑載體分為兩步，一是在基體表面滲鋁后經(jīng)氧化制備一層氧化鋁；二是以擬薄水鋁石(A100H)為前驅(qū)體運用溶膠凝膠法在基體不銹鋼表面提拉涂敷載體漿液，通過焙燒制備出具有較高附著力的催化劑載體。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
[0007]—種滲鋁不銹鋼整體式催化劑的制備方法，其具體過程為:首先在不銹鋼表面進行滲鋁處理，在滲鋁的基體上進一步氧化處理，使其表面產(chǎn)生Al2O3，進而采用溶膠凝膠法在表面提拉涂覆催化劑載體漿液，催化劑載體為氧化鋁，涂覆過程為2-5次。經(jīng)培燒后獲得整體式催化劑載體。
[0008]所述的滲鋁處理，其具體過程如下:
[0009]a.不銹鋼的表面預(yù)處理,包括砂紙打磨、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的NaOH溶液除油、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的HNO3溶液酸洗處理，最后在丙酮溶液中超聲波震蕩30min，清洗表面；
[0010]b.按照質(zhì)量百分比為7-10% Al粉，6-12% Fe，4-6% Si粉，I-4% NH4Cl,其余為氧化鋁，配成滲鋁劑；
[0011]所述的滲鋁劑中的Al粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8-9% ;
[0012]所述的滲招劑中的Fe粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8-10% ；
[0013]所述的滲鋁劑中的NH4Cl粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2-3% ;
[0014]c.在800-950°C下焙燒60-180min，制成表面富含鋁的不銹鋼；
[0015]所述的氧化處理，其具體過程如下:[0016]a.砂紙打磨滲鋁不銹鋼件表面，然后在丙酮溶液中超聲波震蕩30min，去除表面污垢；
[0017]b.以3-5°C /min的升溫速度升溫到850-950°C氧化300-600分鐘，制備出表面富含氧化鋁的不銹鋼；
[0018]所述的涂覆和培燒，其具體過程如下:
[0019]a.將表面富含氧化鋁的不銹鋼在丙酮溶液中超聲波震蕩30min，清洗表面；
[0020]b.將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2-0.6%硝酸和擬薄水鋁石(一水合氧化鋁)按照摩爾比H+/A100H = 0.09-0.2進行混合，在80°C下攪拌60-120min后，陳化24-48小時，得到陳化后的溶膠漿液；
[0021]c.采用聚乙二醇溶液作為擴孔劑和粘接劑，聚乙二醇溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-40% ;把陳化后的溶膠漿液和聚乙二醇溶液混合，攪拌成均勻漿液，按照浸潰提拉法進行涂覆，涂覆完成后，室溫下充分干燥，然后在105-150°C干燥180-420min ；
[0022]d.干燥后涂敷件放入馬弗爐中培燒,培燒溫度為450-700°C,升溫速度為I-6°C /s,培燒120-480min后取出；
[0023]e.根據(jù)需要重復(fù)涂覆2-5次可以提高負(fù)載量。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的積極效果是:
[0025]本方法制備的不銹鋼整體式催化劑載體，由于在基體上原位合成一層氧化鋁，使活性Al2O3載體能夠和不銹鋼基體實現(xiàn)較強的附著，顯著提高了催化劑載體和基體的附著力，對于不銹鋼作為基體在整體式`催化劑載體方面的應(yīng)用具有顯著意義。由于溶膠凝膠法制備的Al2O3載體在長期陳化后晶粒均勻，培燒后生長良好，具有較高的孔隙率、較大的比表面積和適宜的孔徑，良好的導(dǎo)熱性能、熱穩(wěn)定性和較高的經(jīng)濟性。本發(fā)明整體式催化劑載體制備適用于316、304等系列的不銹鋼。
【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0026]圖1不銹鋼表面滲鋁氧化后的SHM圖；
[0027]圖2載體表面的SEM圖；
[0028]圖3載體的XRD圖片；
[0029]圖4催化劑載體的孔徑分布圖
【【具體實施方式】】
[0030]以下提供本發(fā)明一種滲鋁不銹鋼整體式催化劑的制備方法的【具體實施方式】。
[0031]實施實例
[0032]一、不銹鋼滲鋁氧化:
[0033]首先對試件進行處理。表面經(jīng)1500目砂紙打磨后，用5%的NaOH除油，30%的HNO3酸洗處理，最后在丙酮溶液中超聲波震蕩30min，去除表面污垢。按照8% Al粉、8% Fe、4%Si粉、2% NH4C1，其余為氧化鋁，配成滲鋁劑。將滲鋁劑和試件混合在一起，在800°C下焙燒120min。制成表面富含鋁的不銹鋼。滲鋁完成后對試件的表面進行清洗，用砂紙打磨試件表面，至表面清潔，然后在丙酮溶液中超聲波震蕩30min，去除表面污垢，以3°C /min的升溫速度升溫到850°C的燒結(jié)480分鐘，制備出表面富含氧化鋁的不銹鋼，如圖1所示。[0034]二、載體的涂覆和培燒
[0035]首先對材料表面進行清洗，在丙酮溶液中超聲波震蕩30min，去除表面污垢。按照硝酸和擬薄水鋁石摩爾比H+/A100H = 0.1進行混合，80°C攪拌IOOmin后，陳化24小時，制備成溶膠。把陳化好的漿液和20 %的聚乙二醇混合，攪拌成均勻漿液，按照浸潰提拉法進行涂覆，涂覆完成后，室溫下充分干燥，然后在110°C干燥150min。干燥后放入馬弗爐中培燒，培燒溫度為650°C，升溫速度為5°C /s，培燒300min后取出，制備完成。多次涂覆可以提高負(fù)載量。
[0036]評價測試:
[0037]圖1為不銹鋼滲鋁氧化后表面的SEM形貌。從圖中可以看出，不銹鋼表面生成Al2O3晶須，牢固的生長在金屬表面。
[0038]圖2為載體的SEM形貌，從圖中可以看出載體具有很好的比表面積和孔容，表面晶體生長良好，晶胞生長均勻，晶粒間平滑過渡，表面多孔性良好。圖3為表面XRD組分分析結(jié)果，可以看出表面負(fù)載A1203。
[0039]圖4為載體的孔徑分布曲線，從圖中可以看出孔徑分布在50?300 A左右。
[0040]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)合強度高、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點；本發(fā)明在甲烷重整制氫、汽車尾氣排放凈化、費托合成等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0041]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【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和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種滲鋁不銹鋼整體式催化劑載體的制備方法，其特征在于，具體過程為:首先在不銹鋼表面進行滲鋁處理，在滲鋁的基體上進一步氧化處理，使其表面產(chǎn)生Al2O3,進而采用溶膠凝膠法在表面涂覆一層催化劑載體漿液，催化劑載體為氧化鋁，涂覆過程為2?5次。經(jīng)培燒后獲得整體式催化劑載體。
2.如權(quán)利要求1所述的一種滲鋁不銹鋼整體式催化劑載體的制備方法，其特征在于，所述的滲鋁處理，其具體過程如下: a.不銹鋼的表面預(yù)處理，包括砂紙打磨、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的NaOH溶液除油、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的HNO3溶液處理，最后在丙酮溶液中超聲波震蕩30min，清洗表面； b.按照質(zhì)量百分比為7?10%Al粉，6?12% Fe，4?6% Si粉，I?4% NH4Cl,其余為氧化鋁，配成滲鋁劑； c.在800?950°C下焙燒60?180min，制成表面富含鋁的不銹鋼。
3.如權(quán)利要求2所述的一種滲鋁不銹鋼整體式催化劑載體的制備方法，其特征在于，所述的滲招劑中的Al粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8?9%。
4.如權(quán)利要求2所述的一種滲鋁不銹鋼整體式催化劑載體的制備方法，其特征在于，所述的滲招劑中的Fe粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8?10%。
5.如權(quán)利要求2所述的一種滲鋁不銹鋼整體式催化劑載體的制備方法，其特征在于，所述的滲鋁劑中的NH4Cl粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2?3%。
6.如權(quán)利要求1所述的一種滲鋁不銹鋼整體式催化劑載體的制備方法，其特征在于，所述的氧化處理，其具體過程如下: a.砂紙打磨滲鋁不銹鋼件表面，然后在丙酮溶液中超聲波震蕩30min，去除表面污垢； b.以3?5°C/min的升溫速度升溫到850?950°C氧化300?600min，制備出表面富含氧化鋁的不銹鋼。
7.如權(quán)利要求1所述的一種滲鋁不銹鋼整體式催化劑的制備方法，其特征在于，所述的涂覆和培燒，其具體過程如下: a.將表面富含氧化鋁的不銹鋼在丙酮溶液中超聲波震蕩30min，清洗表面； b.將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2?0.6%硝酸和擬薄水鋁石按照摩爾比H+/A100H = 0.09?0.2: I進行混合，在80°C下攪拌60?120min后，陳化24?48小時，得到陳化后的溶膠漿液； c.采用聚乙二醇溶液作為擴孔劑和粘接劑，聚乙二醇溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10?40%;把陳化后的溶膠漿液和聚乙二醇溶液混合，攪拌成均勻漿液，按照浸潰提拉法進行涂覆，涂覆完成后，室溫下充分干燥，然后在105?150°C干燥180?420min ； d.干燥后涂敷件放入馬弗爐中培燒，培燒溫度為450?700°C，升溫速度為I?6V/S，培燒120?480min后取出； e根據(jù)需要重復(fù)涂覆2?5次提高負(fù)載量。
8.如權(quán)利要求1的方法制備的滲鋁不銹鋼整體式催化劑載體應(yīng)用在費托合成、汽車尾氣排放凈化領(lǐng)域。
【文檔編號】B01J37/02GK103447098SQ201310349558
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月12日
【發(fā)明者】劉京雷, 任衍倫, 張莉, 屈笑雨, 沈遠 申請人:華東理工大學(xué)