專利名稱：一種常溫復合催化劑及其催化裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬激光技術領域，特別適用于氣體激光器系統(tǒng)。
由于CO2激光器工作過程中激活媒質中CO2離解及電負性氣體NOX有害雜質產(chǎn)生、存積，導致CO2激光器放電不穩(wěn)定，光束質量變差，輸出功率下降乃至激光器無法正常工作。為此，在CO2激光器工作過程中需不斷補充更換甚至全部更換激光器內工作氣體。目前，這種激活媒質的工作氣體是一種由CO2、He、N2組成的混合氣體，其中氦氣(He)含量為50-70%(分壓比)，我國基本上屬貧氦國，氦氣價格昂貴，提高CO2激光器一次充氣封閉運行壽命具有重要實用意義，而且同時具備CO2再生和消除NOX作用的復合催化劑的研究更是目前國際上研究的熱點，例如，1981年2月《蘇聯(lián)量子電子》(Sov.J.Quantum Electron。11(11)，Nov.1981)載文《電子束控制閉式循環(huán)系統(tǒng)CO2激光器氣體混合物的催化再生》(Catalytic regeneration of the gas mixture in an electronbeam-comtrolled closed-cyclc CO2laser)中公開一種復合催化劑，它由氧化銅CUo和三氧化二鉻Cr2O3組成，這種復合催化劑可同時抑制CO2的離解和消除有害雜質NOX的存積，但，該CO2激光器仍需采用旁路系統(tǒng)，激光器的催化再生溫度高達600℃，設備臃腫，密封性能不良，工作溫度太高，同時抑制CO2的離解和消除NOX的效果，也不令人滿意。
根據(jù)上述現(xiàn)有技術存在的缺點，本發(fā)明的目的是提供一種常溫條件下同時具有抑制CO2激光器中激活媒質CO2離解和消除NOX積累雙重功能的復合催化劑及其裝置。
為達到上述目的，本發(fā)明采取下述技術措施;常溫復合催化劑為將金屬鈀Pd或Pt鉑按0·1-5%比例擴散摻入多顆粒狀碳纖維中，按1∶1-1∶50(質量比)配比與硅鋁比為5-20的顆粒狀沸石配制成顆粒度為1-10毫米的顆粒狀復合催化劑。所述沸石在配制成型前需經(jīng)離子交換處理，在CO2激光器中使用這種常溫復合催化劑時，將它置于一種特制的催化裝置內，其結構如

圖1、圖2所示，它由金屬外殼、過濾網(wǎng)兩部分組成。金屬外殼的形狀以適應所使用的激光器氣體循環(huán)閉合回路流道形狀而定，例如，若流道橫截面形狀為圓形的，則金屬外殼制成圓柱形，若流道橫截面形狀為矩形，則金屬外殼制成橫截面為矩形的盒狀形，可以固定在流道內。所述過濾網(wǎng)是由一個以上的金屬絲網(wǎng)夾層構成，中間相隔一定距離，平行置于金屬外殼內，金屬外殼周圍設螺釘固定金屬絲網(wǎng)在金屬外殼內的位置，是一種活動式結構。它能起松散固定本發(fā)明的復合催化劑并使之不振動脫落的作用。根據(jù)激光器氣體循環(huán)動力流場分布及流阻試驗，設計確定催化裝置截面大小，安放位置，可通過控制濾網(wǎng)金屬絲網(wǎng)夾層所固定的催化劑松散程度和金屬絲網(wǎng)夾層數(shù)及每夾層厚度與間距控制催化劑所需的氣體流速，這種催化再生裝置可以是單個或數(shù)個固定于激光器內氣體循環(huán)流道的不同部位，既利用主循環(huán)氣體動力，又不影響氣體循環(huán)均勻性以實現(xiàn)在CO2激光器內部在常溫條件下(10℃-40℃)催化再生CO2和消除NOX，使CO2激光器長期穩(wěn)定運行。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(一)復合催化劑可在常溫條件下實現(xiàn)再生激活媒質中的CO2并同時消除NOX積累的作用，(二)該催化劑不易毒化、起塵污染激光器系統(tǒng)，還可以吸附微量水汽，(三)復合催化劑可以再生，(四)復合催化劑成本低，(五)使用常溫復合該催化劑及其裝置無需改變原激光器結構，使用維修方便，適用于各種封閉循環(huán)流動CO2激光器，特別是高功率CO2激光器，(六)可實現(xiàn)激活媒質成份穩(wěn)定，激光器長期穩(wěn)定運行。
圖1為圖2的A-A剖視2為常溫復合催化裝置圖以下結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。利用本發(fā)明的常溫復合催化化劑及其裝置用于《HGL-84型全封閉橫流連續(xù)2瓩二氧化碳激光器》時，所用的常溫復合催化劑組成為將金屬鈀Pd按0·5%(質量比)的比例擴散摻入多孔顆粒狀碳纖維中，按1∶10(質量比)配比與硅鋁比為10左右的顆粒狀沸石配制成顆粒度為5-7毫米的顆粒狀復合催化劑。過濾網(wǎng)由二個金屬絲網(wǎng)夾層構成，絲網(wǎng)夾層厚度為10毫米，兩個絲網(wǎng)夾層厚度的距離為15毫米，金屬外殼形狀為矩形盒裝(長×寬×厚＝800mm×400mm×400mm)，如圖1所示，通過金屬外殼5上的法蘭螺孔1用螺釘將該催化裝置固定在二氧化碳激光器氣體流道內，金屬外殼5內裝有金屬絲網(wǎng)夾層2，以松散固定本發(fā)明的復合催化劑3，金屬絲網(wǎng)夾層2在金屬外殼5內的位置由螺釘通過螺孔4固定，金屬外殼與流道通過法蘭螺孔1用螺釘固定。經(jīng)103型氣相分析儀和72型分光光度計按Saltzmamn法分析檢測表明，該催化劑及其裝置可使CO2分解率由原來的20%下降到小于5%，NOX的積累量由原來的數(shù)百PPM數(shù)量級降到零，激光器一次充氣的有效密封時間從不到100小時提高到200小時，連續(xù)工作由原來的12小時提高到40小時，累計工作由原來的30小時提高到60小時以上，并且激光器輸出功率穩(wěn)定度達到了2KW±2%，光束的光斑幾何形狀和模式基本不變。
權利要求
1.一種同時用于二氧化碳CO2再生和消除氮氧化物NOx的復合催化劑，其特征為它由金屬鈀Pa或鉑Pt按0.1-5%比例(質量比)擴散摻入多孔顆粒狀碳纖維中，按1∶1-1∶50(質量比)，配比與硅鋁比為5-20的顆粒狀經(jīng)離子交換處理的沸石配制而成顆粒狀，顆粒度為1-10毫米。
2.一種使用權利要求1所述催化劑的催化裝置，其特征為它由金屬外殼和過濾網(wǎng)二部分組成，金屬外殼(5)為橫截面是圓形或矩形的圓筒體或盒狀體，金屬外殼(5)與流道通過金屬外殼體法蘭螺孔(1)用螺釘聯(lián)接，所述過濾網(wǎng)由一個以上的金屬絲網(wǎng)夾層(2)構成，中間相隔一定距離，平行置于金屬外殼內，通過金屬外殼體上的螺孔(4)用螺釘固定位置，金屬絲網(wǎng)夾層(2)以松散固定本發(fā)明的復合催化劑(3)。
全文摘要
這種使用于CO
文檔編號B01J35/08GK1067832SQ9110419
公開日1993年1月13日 申請日期1991年6月21日 優(yōu)先權日1991年6月21日
發(fā)明者陳濤, 程祖海, 李鋒, 李再光 申請人:華中理工大學