一种基于中空泡沫材料的结构化催化剂及其应用制造技术

本发明专利技术涉及催化剂领域，具体地说是一种基于中空泡沫材料的结构化催化剂及其应用。该结构化催化剂的主要功能区的催化载体由中空泡沫材料构成，其在宏观上由三维连通的支撑骨架网络构建而成，支撑骨架自身为三维连通的具有中空结构的微通道，微通道管壁为致密的，或为含有纳米级和/或微米级孔径的孔隙。采用本发明专利技术所述的结构化催化剂的制备方法，制得基于中空泡沫材料的结构化催化剂具有如下优势特点：利用中空泡沫材料的宏观三维连通支撑骨架网络结构，催化活性组分、助催化组分、第二载体均可在微通道管壁区域有效地负载，催化反应过程中的热量传递、反应物和反应产物的质量传递过程均可得到有效地强化。

A structured catalyst based on hollow foam and its application

The invention relates to the field of catalyst, in particular to a structured catalyst based on hollow foam material and its application. The catalytic carrier of the main functional area of the structured catalyst is made up of hollow foam material, which is made up of three dimensional connected support skeleton network on the macroscopic level, and the supporting skeleton itself is a three-dimensional connected microchannel with hollow structure, and the microchannel tube wall is dense or contains pores of nanometer and / or micron diameter. Based on the preparation method of the structured catalyst, the structured catalyst based on hollow foam material has the following advantages: using the macroscopic three-dimensional connection of the hollow foam material to support the skeleton network structure, the catalytic active component, the catalytic component and the second carrier can be effectively loaded in the microchannel wall area, and the heat transfer in the catalytic reaction process, The mass transfer process of reactants and products can be effectively enhanced.

【技术实现步骤摘要】
一种基于中空泡沫材料的结构化催化剂及其应用
本专利技术涉及催化剂领域，具体地说是一种基于中空泡沫材料的结构化催化剂及其应用。
技术介绍
结构化催化剂具有催化床层压降低，传热传质性能好，催化剂利用效率高，放大效应小，无催化剂磨损，操作灵活等优点而受到广泛的关注，已逐渐应用于化工生产、环境保护、生物化学工程等领域。在实际生产过程中，传统的结构化催化剂主要有蜂窝状整体催化剂、丝网编织类结构化催化剂、膜催化剂、开孔泡沫结构化催化剂等几类。然而，目前的结构化催化剂依然面临着若干问题需要解决：例如，反应物或产物在蜂窝状整体催化剂的径向混合仅仅局限在单一通道内部，整个结构化催化剂内不同通道内的物质传递无法相互交换；丝网编织类结构化催化剂主要基于金属基的丝网编制载体，应用过程中对腐蚀性反应条件敏感；膜催化剂在应用过程中也面临着整个催化床层内径向物质传递受限的技术问题；开孔泡沫结构化催化剂在使用过程中，虽然能够在整个催化床层内实现较好的物质传递，但依然无法更精细地调控某一种反应物或产物的传质过程，也无法更精细地调控涉及反应的热量传递过程。因此，需要研发新型的结构化催化剂以满足更高传质与传热要求的催化反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于中空泡沫材料的结构化催化剂，其特征在于，该结构化催化剂的主要功能区含有中空泡沫材料，该材料的结构在宏观上由支撑骨架(a)三维连通以形成开孔(b)网络结构；其中，支撑骨架(a)本身具有尺寸可控的、中空的微通道(c)，该微通道(c)的横断面为圆状、近圆状或椭圆状。

【技术特征摘要】
1.一种基于中空泡沫材料的结构化催化剂，其特征在于，该结构化催化剂的主要功能区含有中空泡沫材料，该材料的结构在宏观上由支撑骨架(a)三维连通以形成开孔(b)网络结构；其中，支撑骨架(a)本身具有尺寸可控的、中空的微通道(c)，该微通道(c)的横断面为圆状、近圆状或椭圆状。2.根据权利要求1所述的基于中空泡沫材料的结构化催化剂，其特征在于，所述结构化催化剂的催化活性位点由中空泡沫材料的中空微通道管壁本体提供。3.根据权利要求1所述的基于中空泡沫材料的结构化催化剂，其特征在于，所述结构化催化剂主要功能区的中空泡沫材料的以下一处部位或两处以上部位直接为催化载体的具体承担部位用以负载催化活性组分和助催化组分：中空微通道管壁的内壁、中空微通道管壁的外壁、中空微通道管壁本体、中空微通道管壁本体所含有埃级和/或纳米级和/或微米级孔径的孔隙。4.根据权利要求1所述的基于中空泡沫材料的结构化催化剂，其特征在于，所述结构化催化剂主要功能区的中空泡沫材料，其中空微通道管壁作为第一催化载体在其基础上负载第二载体、助催化组分、催化活性组分。5.根据前述任一权利要求所述的基于中空泡沫材料的结构化催化剂，其特征在于，作为该结构化催化剂的主要功能区的中空泡沫材料，由支撑骨架三维连通以形成开孔(b)网络结构的网孔尺寸(d1)为0.2mm～20mm，中空微通道的外径尺寸(d2)为0.1mm～10mm，内径尺寸(d3)为0.02mm～9mm。6.根据前述任一权利要求所述的基于中空泡沫材料的结构化催化剂，其特征在于，所述中空的微通道(c)的管壁本体为多孔结构管壁或致密结构管壁，多孔结构管壁含有的孔隙的孔径尺寸范围为0.1nm～100μm，多孔结构管壁的孔隙率p为0＜p≤70％。7.根据前述任一权利要求所述的基于中空泡沫材料的结构化催化剂，其特征在于，作为该结构化催化剂的主要功能区的中空泡沫材料，其主要组成物质是以下类别中的一种或两种以上：陶瓷材料、氧化物材料、金属及其合金或固溶体或金属间化合物材料、碳材料、高分子材料。8.根据前述任一权利要求所述的基于中空泡沫材料的结构化催化剂，其特征在于，作为该结构化催化剂的主要功能区的中空泡沫材料，其主要组成物质中：金属材料选自Li、Na、K、Al、Ca、Sr、Mg、Ni、Fe、Cu、V、Cr、Mo、W、Mn、Co、Zn、Y、Zr、Nb、Ag、Pd、Ru、Rh、Au、Pt、Ta、镧系金属、锕系金属的金属单质中的一种或两种以上；或者，金属材料选自上述元素的合金、金属固溶体或金属间化合物中的一种或两种以上；陶瓷材料选自以下的一种或两种以上：(1)氧化物及复合氧化物：Al2O3、SiO2、ZrO2、MgO、CaO、B2O3、BeO、SrO、NiO、CuO、TiO2、V2O5、Fe3O、RuO2、WO3、ZnO、SnO2、CdO、Nb2O5、PbO、Pb3O4、Bi2O3、MoO3、Cr2O3、Y2O3、MnO、MnO2、Mn2O3、Mn3O4、CoO、Co3O4、Co2O3、镧系氧化物、锕系氧化物；莫来石3Al2O3·2SiO2、铝镁尖晶石MgO·3Al2O3、镁铬尖晶石MgO·Cr2O3、锆英石ZrO2·SiO2、正硅酸钙2CaO·SiO2、镁橄榄石2MgO·SiO2、钙钛矿型复合氧化物CaTiO3、BaTiO3、LiNbO3、SrZrO3、LaMnO3；(2)碳化物：碳化硅、碳化锆、碳化钨、碳化钛、碳化硼、碳化钽、碳化钒、碳化铬、碳化铌、碳化钼、碳化铁、碳化锰；(3)氮化物：α-Si3N4、β-Si3N4、AlN、Si6-xAlxOxN8-x、BN；(4)Si；高分子材料选自以下的一种或两种以上：(1)聚烯烃类：聚四氟乙烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：张劲松，高勇，田冲，杨振明，杨晓丹，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21