一种在PTC表面涂覆催化剂粉末的方法技术

本发明专利技术涉及一种在PTC表面涂覆催化剂粉末的方法，所述方法为：在PTC表面依次制备基底涂层和催化剂中间涂层，然后在中间涂层上涂覆催化剂浆液，经过烘干、焙烧后得到表面涂覆催化剂粉末的PTC产品。本发明专利技术以PTC做骨架和恒温加热源，将催化剂粉末负载在上面，实现催化氧化功能，具备加热温度稳定、安全可靠、体积小巧的优点。通过在PTC表面依次制备基底涂层、中间涂层和催化剂涂层，并调整三者的成分，大大增强了催化剂涂层和PTC的结合力，克服了现有方法中涂层结合不稳固易脱落的问题，同时实现了对催化剂的充分利用，增加了经济效益，具有良好的应用前景。

A method of coating catalyst powder on PTC surface

The invention relates to a method for coating catalyst powder on the surface of PTC. The method comprises the following steps: preparing base coatings and catalyst intermediate coatings on the surface of PTC in turn, then coating catalyst slurry on the intermediate coatings, and obtaining PTC products coated with catalyst powder after drying and roasting. The invention uses PTC as a skeleton and constant temperature heating source, loads catalyst powder on it, realizes catalytic oxidation function, and has the advantages of stable heating temperature, safety, reliability and compact size. By preparing base coatings, intermediate coatings and catalyst coatings on the surface of PTC in turn and adjusting the composition of the three coatings, the bonding strength of catalyst coatings and PTC is greatly enhanced, and the problem of unstable bonding and easy falling off of coatings in the existing methods is overcome. At the same time, the full utilization of catalyst is realized, and the economic benefits are increased. Good application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种在PTC表面涂覆催化剂粉末的方法
本专利技术涉及有机物净化领域，具体涉及一种在PTC表面涂覆催化剂粉末的方法。
技术介绍
挥发性有机物(volatileorganiccompounds,VOCs)是空气中主要污染物之一，VOCs种类众多，常见的有甲醛、苯、甲苯、二甲苯、多环芳烃、烷烃烯烃等，多来自装修材料家具的散发、吸烟烟雾、厨房油烟、卫生间异味等。PTC是由钛酸钡(或锶、铅)为主成分，添加少量施主(Y、Nb、Bi、Sb)、受主(Mn、Fe)元素，以及玻璃(氧化硅、氧化铝)等添加剂，经过烧结而成的半导体陶瓷。PTC属恒温加热电阻具有恒温发热特性，其原理是PTC(PositiveTemperatureCoefficient)热敏电阻加电后自热升温使阻值进入跃变区，恒温加热PTC热敏电阻表面温度将保持恒定值，该温度只与PTC热敏电阻的居里温度和外加电压有关，而与环境温度基本无关。PTC恒温加热电阻的表面温度维持在居里温度左右(一般在250℃上下)。且具备恒温功能，安全性高。常用在家用电暖器、空调、新风净化机等需要加热的电器中。研究表明，很多催化剂粉末T90氧化分解温度都低于PTC居里温度，可以用PTC做恒温加热源，实现催化氧化功能，具备加热温度稳定、安全可靠、体积小巧的优点。然而，将催化剂粉末直接配制浆液涂覆在PTC上时，由于催化剂颗粒的存在，其与PTC电阻直接接触，降低了涂层和PTC电阻的结合力，二者结合不够稳固，工作时温度的变化极易使涂层脱落。另外，将催化剂负载在PTC电阻上后，工作时只有涂层表面的催化剂发挥作用，而与基底结合的部分催化剂难以实现有效利用，当负载价值较高的催化剂时，例如金、铂等贵金属催化剂，无形中增加了催化成本，经济效益不佳。
技术实现思路
鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种在PTC表面涂覆催化剂粉末的方法，实现了催化剂涂层与PTC基底牢固的结合，同时实现了对催化剂的高效利用，具有良好的经济效益和应用前景。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术提供了一种在PTC表面涂覆催化剂粉末的方法，所述方法包括以下步骤：(1)在PTC表面制备基底涂层；(2)在步骤(1)得到的基底涂层上制备催化剂中间涂层；(3)在步骤(2)得到的中间涂层上涂覆催化剂浆液，经过烘干、焙烧后得到表面涂覆催化剂粉末的PTC产品。本专利技术首先在PTC表面制备基底涂层，基底涂层中不含有催化剂颗粒，只包括粘结剂和分散剂，其有效的克服了催化剂颗粒对涂层结合力的影响，使得基底涂层和PTC基底获得了良好的结合力。其次，本专利技术在基底涂层上制备催化剂中间涂层，中间涂层中含有少量的催化剂颗粒(纳米级)，其实现了基底涂层和催化剂涂层的有效过度，实质上增强了二者之间的结合力。最后，本专利技术在中间涂层上制备催化剂涂层，在具备良好结合力的同时，几乎实现了催化剂的100％利用。根据本专利技术，按质量百分含量计，步骤(1)所述基底涂层的成分包括：聚乙烯醇5-20％，铝溶胶或硅溶胶40-60％，余量为水。根据本专利技术，按质量百分含量计，上述基底涂层中聚乙烯醇的含量为5-20％，例如可以是5％、8％、10％、12％、15％、18％或20％，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。根据本专利技术，步骤(1)所述制备基底涂层的方法为：按比例配制基底涂层浆液，将其涂覆在经过清洗的PTC表面后进行烘干。根据本专利技术，所述清洗为超声波水洗或碱洗，优选为超声波水洗；超声波水洗能够增加PTC表面的粗糙度，提高催化剂附着性能。本专利技术选用的PTC电阻的形状可以为蜂窝状、管状、平板状等，本专利技术对此并不进行特殊限定，应根据实际的应用情况进行具体选择。根据本专利技术，步骤(1)所述烘干的温度为100-200℃，例如可以是100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃或200℃，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。根据本专利技术，催化剂选择要求催化氧化温度低于PTC表面居里温度(常见为250℃)，例如可以是氧化分解VOCs的催化剂、氧化分解甲醛的催化剂或氧化一氧化碳催化剂等，除了上述列举的催化剂，其他常用的催化剂同样适用于本专利技术，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。本专利技术步骤(1)和步骤(2)中的催化剂为同一种催化剂，在应用前，将所述催化剂球磨至粒径为10nm以下，有利于增强催化剂颗粒的附着性能。根据本专利技术，按质量百分含量计，步骤(2)所述催化剂中间涂层的成分为：催化剂粉末2-10％，聚乙烯醇5-10％，铝溶胶或硅溶胶20-40％，余量为水。根据本专利技术，按质量百分含量计，步骤(2)所述催化剂中间涂层中催化剂粉末的含量为2-10％，例如可以是2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。根据本专利技术，按质量百分含量计，步骤(2)所述催化剂中间涂层中聚乙烯醇的含量为5-10％，例如可也是5％、6％、7％、8％、9％或10％，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。根据本专利技术，步骤(2)所述制备催化剂中间涂层的方法为：按比例配制中间涂层浆液，然后涂覆在步骤(1)得到的基底涂层上，并进行烘干。根据本专利技术，步骤(2)所述烘干的温度为100-200℃，例如可以是100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃或200℃，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。根据本专利技术，按质量百分含量计，步骤(3)所述催化剂浆液的成分为：催化剂粉末15-25％，聚乙烯醇3-8％，铝溶胶或硅溶胶15-25％，余量为水。根据本专利技术，按质量百分含量计，步骤(3)所述催化剂浆液中催化剂粉末的含量为15-25％，例如可以是15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％或25％，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。根据本专利技术，按质量百分含量计，步骤(3)所述催化剂浆液中聚乙烯醇的含量为3-8％，例如可以是3％、4％、5％、6％、7％或8％，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。根据本专利技术，按质量百分含量计，步骤(3)所述催化剂浆液中铝溶胶或硅溶胶的含量为15-25％，例如可以是15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％或25％，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。根据本专利技术，步骤(3)所述涂覆催化剂浆液的方法为：按比例配制催化剂浆液，然后涂覆在步骤(2)得到中间涂层上。本专利技术步骤(3)中选用浸渍的方法进行涂覆，涂覆过程中，将PTC浸入催化剂浆液中，浸渍后取出，这样能够保证浆液在表面均匀分布。涂覆完成后，如果是蜂窝状PTC，则用高压空气吹扫PTC，将堵孔的催化剂浆液吹扫掉。根据本专利技术，步骤(3)中至少进行一次所述涂覆催化剂浆液的操作；烘干后，测试PTC单位表面涂覆量，如果涂覆量偏低，可多次涂覆直至催化剂涂覆量满本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在PTC表面涂覆催化剂粉末的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)在PTC表面制备基底涂层；(2)在步骤(1)得到的基底涂层上制备催化剂中间涂层；(3)在步骤(2)得到的中间涂层上涂覆催化剂浆液，经过烘干、焙烧后得到表面涂覆催化剂粉末的PTC产品。

【技术特征摘要】
1.一种在PTC表面涂覆催化剂粉末的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)在PTC表面制备基底涂层；(2)在步骤(1)得到的基底涂层上制备催化剂中间涂层；(3)在步骤(2)得到的中间涂层上涂覆催化剂浆液，经过烘干、焙烧后得到表面涂覆催化剂粉末的PTC产品。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，按质量百分含量计，步骤(1)所述基底涂层的成分包括：聚乙烯醇5-20％，铝溶胶或硅溶胶40-60％，余量为水。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述制备基底涂层的方法为：按比例配制基底涂层浆液，将其涂覆在经过清洗的PTC表面后进行烘干；优选地，所述清洗为超声波水洗或碱洗，优选为超声波水洗；优选地，所述烘干的温度为100-200℃。4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(2)所述催化剂包括氧化分解VOCs催化剂、氧化分解甲醛催化剂或氧化一氧化碳催化剂中的任意一种；优选地，将所述催化剂在应用前球磨至粒径为10nm以下。5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，按质量百分含量计，步骤(2)所述催化剂中间涂层的成分为：催化剂粉末2-10％，聚乙烯醇5-10％，铝溶胶或硅溶胶20-40％，余量为水。6.如权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述制备催化剂中间涂层的方法为：按比例配制中间涂层浆液，然后涂覆在步骤(1)得到的基底涂层上，并进行烘干；优选地，所述烘干的温度为100-200℃。7.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，按质量百分含量计，步骤(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜风，陈运法，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，中国科学院大学，
类型：发明
国别省市：北京,11