一種金屬基底催化劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及催化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種金屬基底催化劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 催化劑在化工生產(chǎn)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)和日常生活中均具有廣泛的應(yīng)用，尤其應(yīng)用于新型 燃料的催化燃燒，例如，甲醇、甲烷和乙醇等燃料的催化燃燒成為研究的重點(diǎn)。
[0003] 催化劑又稱為觸媒，在化學(xué)反應(yīng)中能改變其他物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率，自身的質(zhì)量 和性質(zhì)在反應(yīng)前后都沒有發(fā)生變化，因此，催化劑的重復(fù)利用顯得尤為重要。金屬基底催化 劑具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和耐高溫性能，成為研究的熱點(diǎn)，現(xiàn)有技術(shù)中，金屬基底催化劑通常 采用浸漬法進(jìn)行制備，然而，所獲得的金屬基底表面的催化劑涂層附著力較差，容易發(fā)生脫 落，穩(wěn)定性差，從而使得金屬基底催化劑的催化活性降低，難以實(shí)現(xiàn)重復(fù)利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的主要目的在于，提供一種金屬基底催化劑的制備方法，采用等離子體噴 涂技術(shù)制備的催化劑涂層附著力強(qiáng)，能夠提高催化劑的活性與穩(wěn)定性。
[0005] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0006] -方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種金屬基底催化劑的制備方法，包括：
[0007] 將催化劑前驅(qū)體作為噴涂粉通過等離子體噴涂設(shè)備噴涂至金屬基底表面形成催 化劑涂層，其中，所述催化劑前驅(qū)體由微米球顆粒組成，所述微米球顆粒具有多孔結(jié)構(gòu)。
[0008] 優(yōu)選的，所述催化劑前驅(qū)體通過如下步驟制備獲得：
[0009] 將含有催化活性成分的化合物、造孔劑和溶劑混合研磨制成漿液；
[0010] 對所述漿液進(jìn)行噴霧造粒，并在預(yù)設(shè)溫度下煅燒預(yù)設(shè)時(shí)間。
[0011] 可選的，所述造孔劑為淀粉或/和聚乙二醇。
[0012] 優(yōu)選的，所述預(yù)設(shè)溫度為400-800°C，所述預(yù)設(shè)時(shí)間為2-3h。
[0013] 可選的，所述微米球顆粒的直徑為10-100微米，所述多孔結(jié)構(gòu)的孔徑為5-100nm， 孔容為 0.1-0.8cm3/g。
[0014] 優(yōu)選的，所述金屬基底為金屬蜂窩基底。
[0015] 可選的，所述金屬蜂窩基底的蜂窩孔的目數(shù)為100-600,孔壁厚度小于1_。
[0016] 優(yōu)選的，所述金屬蜂窩基底包括蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，所述蜂窩狀結(jié)構(gòu)體包括沿所述蜂 窩孔的徑向方向延伸的裸露表面，在噴涂過程中，將所述等離子體噴涂設(shè)備的噴槍出口朝 向所述蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的裸露表面旋轉(zhuǎn)噴涂，所述等離子體噴涂設(shè)備的噴涂方向與所述蜂窩 狀結(jié)構(gòu)體的裸露表面所在的平面之間的夾角在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)連續(xù)變化。
[0017] 進(jìn)一步優(yōu)選的，所述預(yù)設(shè)夾角范圍為30-150度。
[0018] 可選的，連續(xù)變化的速率為10-50度/min。
[0019]優(yōu)選的，所述方法還包括:在所述催化劑前驅(qū)體中添加輔助噴涂粉體，所述輔助噴 涂粉體由實(shí)心微米球顆粒組成。
[0020] 可選的，所述等離子體噴涂設(shè)備的噴涂溫度小于所述催化劑前驅(qū)體的熔點(diǎn)。
[0021] 優(yōu)選的，所述等離子體噴涂設(shè)備的氣流量為50-200L/min。
[0022]可選的，所述等離子體噴涂設(shè)備的送粉量為5-100g/min。
[0023]另一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種由上述所述的制備方法獲得的金屬基底催化 劑，所述金屬基底催化劑包括:金屬基底以及附著在所述金屬基底表面的催化劑涂層。 [0024]優(yōu)選的，所述催化劑涂層的孔隙率為0.05~0.3。
[0025] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種金屬基底催化劑的制備方法，通過將催化劑前驅(qū)體作為噴 涂粉通過等離子噴涂技術(shù)噴涂至所述金屬基底表面上，所述催化劑前驅(qū)體由微米球顆粒組 成，所述微米球顆粒具有多孔結(jié)構(gòu)，能夠形成牢固附著于所述金屬基底表面的催化劑涂層， 該制備工藝與浸漬法相比，能夠提高催化劑涂層的附著力，減少脫落，從而能夠提高催化劑 的活性與穩(wěn)定性?？朔爽F(xiàn)有技術(shù)中催化劑涂層的附著力差，從而使得催化劑的活性與穩(wěn) 定均較差的缺陷。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面將對本發(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)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的 范圍。
[0027] -方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種金屬基底催化劑的制備方法，包括：
[0028] 將催化劑前驅(qū)體作為噴涂粉通過等離子體噴涂設(shè)備噴涂至金屬基底表面形成催 化劑涂層，其中，所述催化劑前驅(qū)體由微米球顆粒組成，所述微米球顆粒具有多孔結(jié)構(gòu)。
[0029] 等離子噴涂是一種材料表面強(qiáng)化和表面改性的技術(shù)，可以使基體表面具有耐磨、 耐蝕、耐高溫氧化、電絕緣、隔熱、防輻射、減磨和密封等性能。等離子噴涂技術(shù)是采用由直 流電驅(qū)動(dòng)的等離子電弧作為熱源，將陶瓷、合金、金屬等材料加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，并 以高速噴向經(jīng)過預(yù)處理的工件表面而形成附著牢固的表面層的方法。
[0030] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種金屬基底催化劑的制備方法，通過將催化劑前驅(qū)體作為噴 涂粉通過等離子噴涂技術(shù)噴涂至所述金屬基底表面上，所述催化劑前驅(qū)體由微米球顆粒組 成，能夠形成牢固附著于所述金屬基底表面的催化劑涂層，同時(shí)，由于所述微米球顆粒具有 多孔結(jié)構(gòu)，因此，能夠增大催化劑前驅(qū)體的比表面積，提高催化劑的吸附活性中心，從而提 高催化劑的催化活性；該制備工藝與浸漬法相比，能夠提高催化劑涂層的附著力，減少脫 落，從而能夠提高催化劑的活性與穩(wěn)定性?？朔爽F(xiàn)有技術(shù)中催化劑涂層的附著力差，從而 使得催化劑的活性與穩(wěn)定均較差的缺陷。
[0031] 其中，對所述催化劑前驅(qū)體的具體成分不做限定。所述催化劑前驅(qū)體可以為任何 含有催化活性成分的噴涂粉。
[0032] 其中，對所述催化劑前驅(qū)體的獲取不做限定。
[0033] 當(dāng)所述微米球顆?？梢酝ㄟ^商業(yè)途徑獲取，也可以自制獲得。
[0034] 本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述催化劑前驅(qū)體通過如下步驟制備獲得：
[0035] 將含有催化活性成分的化合物、造孔劑和溶劑混合研磨制成漿液；
[0036] 對所述漿液進(jìn)行噴霧造粒，并在預(yù)設(shè)溫度下煅燒預(yù)設(shè)時(shí)間。
[0037] 在本發(fā)明實(shí)施例中，所述造孔劑能夠?qū)⒑写呋钚猿煞值幕衔镎辰Y(jié)起來，通 過噴霧干燥能夠獲得微米球顆粒，將所獲得的微米球顆粒在預(yù)設(shè)溫度下煅燒預(yù)設(shè)時(shí)間，粘 結(jié)部位形成孔道結(jié)構(gòu)，從而能夠獲得多孔微米球顆粒。
[0038] 其中，所述含有催化活性成分的化合物可以僅包括貴金屬化合物，也可以既包括 貴金屬化合物，也包括過渡金屬化合物。
[0039]其中，對所述造孔劑不做限定。
[0040]本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述造孔劑為淀粉或/和聚乙二醇。
[0041 ]其中，對所述預(yù)設(shè)溫度與預(yù)設(shè)時(shí)間不做限定。
[0042] 本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述預(yù)設(shè)溫度為400-800°C，所述預(yù)設(shè)時(shí)間為2-3h。
[0043] 其中，對所述微米球顆粒的具體結(jié)構(gòu)不做限定。
[0044] 本發(fā)明的又一實(shí)施例中，所述微米球顆粒的直徑為10-100微米，所述多孔結(jié)構(gòu)的 孔徑為 5-100nm，孔容為0?1-0?8cm3/g〇
[0045]需要說明的是，在實(shí)際應(yīng)用中，所述金屬基底通常具有多孔結(jié)構(gòu)，有利于提高催化 劑的比表面積，增加催化活性中心，從而提高催化劑的催化活性。
[0046] 其中，對所述金屬基底的具體結(jié)構(gòu)不做限定。
[0047] 本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述金屬基底為金屬蜂窩基底。
[0048] 其中，金屬蜂窩基底是指金屬基底呈蜂窩狀，采用金屬蜂窩基底，能夠提高所述金 屬基底的比表面積，從而能夠提尚催化劑涂層的比表面積，提尚金屬基底催化劑的催化活 性。
[0049] 其中，對所述金屬蜂窩基底的蜂窩孔的具體參數(shù)不做限定。
[0050] 本發(fā)明的又一實(shí)施例中，所述金屬蜂窩基底的蜂窩孔的目數(shù)為100-600,孔壁厚度 小于1mm 〇
[0051 ]其中，對所述金屬蜂窩基底的蜂窩孔的深度不做限定。
[0052]本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述金屬蜂窩基底的蜂窩孔的深度為2-20mm。
[0053] 其中，對所述等離子噴涂的具體操作不做限定。
[0054] 本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述金屬蜂窩基底包括蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，所述蜂窩狀結(jié)構(gòu)體 包括沿所述蜂窩孔的徑向方向延伸的裸露表面，在噴涂過程中，將所述等離子體噴涂設(shè)備 的噴槍出口朝向所述蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的裸露表面旋轉(zhuǎn)噴涂，所述等離子體噴涂設(shè)備的噴涂 方向與所述蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的裸露表面所在的平面之間的夾角在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)連續(xù)變化。
[0055] 其中，所述蜂窩孔的徑向方向是指與所述蜂窩孔的長度方向呈一夾角的方向，并 不是指嚴(yán)格意義上的圓形孔的徑向方向。在本發(fā)明實(shí)施例中，通過邊移動(dòng)邊噴涂的操作，能 夠?qū)娡糠劬鶆驀娡吭谒鼋饘俜涓C基底表面上，并通過連續(xù)變化噴涂角，能夠使得所述 金屬蜂窩基底的蜂窩孔壁上也均勻噴涂上催化劑涂層，從而能夠提高催化劑涂層的均勻 性。
[0056] 其中，對所述預(yù)設(shè)范圍不做限定。所述預(yù)設(shè)范圍可以根據(jù)所述金屬蜂窩基底的蜂 窩孔的具體分布情況進(jìn)行調(diào)整，只要使得噴涂粉被均勻噴涂至所述金屬蜂窩基底的蜂窩孔 壁上即可。
[0057]本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述預(yù)設(shè)范圍為30-150度。
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