用于催化涂覆支架的工艺制造技术

本发明专利技术总体上涉及一种用于涂覆支架的工艺，且具体地涉及一种用于使用催化液体悬浮液涂覆静态合器的支架的工艺。本发明专利技术总体上还涉及一种用于制备催化涂覆的支架的工艺，该工艺包括将催化液体浮液施加到支架表面以便在该涂覆的支架表面上提供包含催化活性位点的涂层。层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于催化涂覆支架的工艺


[0001]本专利技术总体上涉及一种用于涂覆支架的工艺，且具体地涉及一种用于使用催化液体悬浮液涂覆静态混合器的支架的工艺。

技术介绍

[0002]连续流化学反应器通常包括管状、导管状、板式通道或片式通道反应室，其中反应物流体被连续地供给到反应室中以经历化学反应，从而连续地形成从反应室流出的产物。反应室通常被电加热或例如通过壳管式热交换器构造(shell
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and
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tube heat exchanger configuration)中的再循环加热/冷却剂流体加热，以促进热量传递到反应中或从反应中传递出去。
[0003]在催化反应中使用的连续流反应器通常使用填充床反应室，其中反应室填充有固体催化剂颗粒，该固体催化剂颗粒提供可发生化学反应的催化表面。静态混合器用于在与填充床反应室和这些室的下游接触之前预混合流体流，以在反应器管的中心和外部区域之间传递热量。静态混合器包括固体结构，该固体结构中断流体流动以促进反应物在填充床反应室中反应之前的混合，并促进这些室下游的热传递的期望模式。
[0004]需要用于催化涂覆支架、特别是静态混合器支架的替代或改进的工艺，该工艺可以提供各种期望的性质，例如催化静态混合器技术的灵活性和可用性，该技术能够提供反应物化学和/或电化学反应物的更有效的混合、热传递和催化反应。

技术实现思路

[0005]本专利技术人已经对替代的催化剂沉积方法进行了大量的研究和开发，并已确定静态混合器的支架表面可设置有催化表面，使得所得的静态混合器能够与连续流化学反应器一起使用。
[0006]在一个方面，提供了一种用于制备催化涂覆的支架的工艺，该工艺包括以下步骤：(i)将催化液体悬浮液施加至支架表面以在涂覆的支架表面上提供含有催化活性位点的涂层，其中催化液体悬浮液包含含有多个非原位催化剂颗粒(ex
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situ catalyst particle)的液体载体，并且其中所述涂覆的支架具有非视线构造(non
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line
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of
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sight configuration)，该非视线构造包含多个通道，该多个通道被构造成在一种或多种流体反应物的流动和反应期间将其分散并混合，以及(ii)干燥涂覆的支架以除去液体载体，从而提供包含非原位催化剂颗粒的涂覆的支架。在一个实施方案中，支架可以为静态混合器。在一个实施方案中，静态混合器的表面可以在步骤(i)之前用载体材料和任选的粘合剂预涂覆。在一个实施例中，催化液体悬浮液还包含粘合剂。在一个实施方案中，可以通过洗涂或浸涂完成步骤(i)中将催化液体悬浮液施加至支架表面的步骤。
[0007]在另一个实施方案中，工艺包括在步骤(i)中将催化液体悬浮液施加至支架表面之前的预处理步骤，其中预处理步骤可以为选自化学处理、阳极氧化、热浸、真空镀、涂漆、热喷涂和酸蚀的对支架表面的至少一个表面处理步骤。
[0008]在一个实施方案中，催化剂颗粒由催化剂材料或包含载体材料上的催化剂材料的催化剂负载材料形成。催化剂材料可选自金属、金属氧化物、硅酸铝、活性炭、中孔碳、石墨烯、石墨材料、金属有机骨架、沸石或其任何组合。例如，金属可选自铝、铁、铈、钙、钴、铜、镁、锌、镍、钯、铂、金、硅、银、钌、铱、铑、钛、钒、锆、铌、钽和铬中的至少一种、或其金属氧化物。
[0009]催化剂负载材料可选自氧化铝载钌(ruthenium on aluminium oxide)、氧化铝载钯、铅毒化的碳酸钙载钯(lead
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poisoned palladium on calcium carbonate)、氧化铝载铁、氧化铝载银、二氧化硅二苯基膦钯、硅酸钛载钯、碳载钯、镍改性的氧化铝、氧化硅或沸石中的至少一种。
[0010]载体材料可选自活性炭、中孔碳、石墨烯、石墨材料、金属
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有机骨架、沸石、氧化铝、二氧化硅、陶瓷、氯化镁、碳酸钙或氧化钾中的至少一种。当催化剂材料用作载体材料时，催化剂材料和载体材料将是不同的。
[0011]在一个实施方案中，基于催化液体悬浮液的总重量，催化液体悬浮液中的催化剂颗粒的浓度可以小于10wt.％。
[0012]在另一个实施方案中，用于催化液体悬浮液的粘合剂可选自羟丙基纤维素、甲基纤维素、聚酯、聚氨酯、丙烯酸树脂、缩合树脂、聚乙酸乙烯酯、聚(丙烯酸)钠盐、聚偏二氟乙烯、聚环氧乙烷、聚乙二醇、糊精、硅酸钠、硅溶胶、聚二甲基硅氧烷、勃姆石、胶态氧化铝或聚异丁烯。基于催化液体悬浮液的总重量，粘合剂可以以约0.3wt.％
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约5wt.％的浓度添加。
[0013]在一个实施方案中，液体载体可以选自水、乙醇、异丙醇、丁醇、乙酸乙酯、丙酮或其组合。
[0014]在一个实施方案中，催化液体悬浮液的固体含量可为约3wt.％
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约28wt.％。涂层的厚度可以为约1μm
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约50μm。催化剂的表面积可以为约1m2/g
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约1000m2/g。当通过超声处理测试测量时，涂层的粘附性(adhesion)可以提供小于约0.5wt.％的涂层总质量损失。
[0015]在一个实施方案中，支架可以为金属、金属合金、金属陶瓷、碳纤维、碳化硅或聚合物。在一个实施例中，支架可以为金属支架。例如，金属支架的金属或金属合金为钛、铝或不锈钢。
[0016]在一个实施方案中，支架的长径比(L/d)可以至少为75。
[0017]在另一个实施方案中，非原位催化剂颗粒可以小于约5μm。
[0018]在一个实施方案中，工艺还可以包括干燥步骤和/或活化步骤。干燥步骤可以包括以下步骤：(a)将范围为约15℃
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约30℃的第一温度施加至支架的涂覆表面持续约4
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24小时的第一时间段，以从催化液体悬浮液中挥发至少一部分挥发性物质；以及(b)在可控气压下施加范围为约100℃
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约180℃的第二温度持续约4
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24小时的第二时间段，使得在支架表面上形成干燥的涂层。
[0019]在另一个方面，提供了一种通过本文所定义的制备催化涂覆的支架的工艺制备的催化涂覆的支架。
[0020]在另一个方面，提供了一种催化涂覆的支架，其包括支架上的涂层，其中该涂层包括多个催化剂颗粒，并且其中该涂覆的支架具有非视线构造，该非视线构造包括多个通道，这些通道被构造成用于在一种或多种流体反应物的流动和反应过程中将其分散并混合。在
一个实施方案中，涂层包含载体材料和任选的粘合剂。
[0021]在一个实施方案中，催化剂颗粒可选自金属、金属氧化物、硅酸铝、活性炭、中孔碳、石墨烯、石墨材料、金属有机骨架、沸石或其任何组合。催化剂颗粒可以为选自铝、铁、铈、钙、钴、铜、镁、锌、镍、钯、铂、金、硅、银、钌、铱、铑、钛、钒、锆、铌、钽和铬中的至少一种的金属或其金属氧化物。
[0022]在一个实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于制备催化涂覆的支架的工艺，其包括以下步骤：(i)将催化液体悬浮液施加至支架表面以在所述涂覆的支架表面上提供含有催化活性位点的涂层，其中所述催化液体悬浮液包含含有多个非原位催化剂颗粒的液体载体，并且其中所述涂覆的支架具有非视线构造，所述非视线构造包含多个通道，所述多个通道被构造成在一种或多种流体反应物的流动和反应期间将其分散并混合，以及(ii)干燥所述涂覆的支架以除去所述液体载体，从而提供包含非原位催化剂颗粒的涂覆的支架。2.根据权利要求1所述的工艺，其中所述支架为静态混合器支架。3.根据权利要求2所述的工艺，其中在步骤(i)之前用载体材料和任选的粘合剂预涂覆所述静态混合器的表面。4.根据前述权利要求中任一项所述的工艺，其中所述催化液体悬浮液还包含粘合剂。5.根据前述权利要求中任一项所述的工艺，其中通过洗涂或浸涂完成步骤(i)中将所述催化液体悬浮液施加至所述支架表面的所述步骤。6.根据前述权利要求中任一项所述的工艺，其中，所述工艺还包括在步骤(i)中将所述催化液体悬浮液施加至所述支架表面之前的预处理步骤，以及其中所述预处理步骤包括选自化学处理、阳极氧化、热浸、真空镀、涂漆、热喷涂和酸蚀的对所述支架表面的至少一个表面处理步骤。7.根据前述权利要求中任一项所述的工艺，其中所述催化剂颗粒由催化剂材料或包含载体材料上所述催化剂材料的催化剂负载材料形成。8.根据权利要求7所述的工艺，其中所述催化剂材料选自金属、金属氧化物、硅酸铝、活性炭、中孔碳、石墨烯、石墨材料、金属有机骨架、沸石或其任何组合。9.根据权利要求8所述的工艺，其中所述金属选自铝、铁、铈、钙、钴、铜、镁、锌、镍、钯、铂、金、硅、银、钌、铱、铑、钛、钒、锆、铌、钽和铬中的至少一种的金属或其金属氧化物。10.根据权利要求3
‑
9中任一项所述的工艺，其中所述载体材料选自活性炭、中孔碳、石墨烯、石墨材料、金属
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有机骨架、沸石、氧化铝、二氧化硅、陶瓷、氯化镁、碳酸钙或氧化钾中的至少一种。11.根据权利要求7
‑
10中任一项所述的工艺，其中所述催化剂负载材料选自氧化铝载钌、氧化铝载钯、铅毒化的碳酸钙载钯、氧化铝载铁、氧化铝载银、二氧化硅二苯基膦钯、硅酸钛载钯、碳载钯、镍改性的氧化铝、氧化硅或沸石中的至少一种。12.根据前述权利要求中任一项所述的工艺，其中基于所述催化液体悬浮液的总重量，所述催化液体悬浮液中的所述催化剂颗粒的浓度小于10wt.％。13.根据权利要求3
‑
12中任一项所述的工艺，其中用于催化所述液体悬浮液的粘合剂选自羟丙基纤维素、甲基纤维素、聚酯、聚氨酯、丙烯酸树脂、缩合树脂、聚乙酸乙烯酯、聚(丙烯酸)钠盐、聚偏二氟乙烯、聚环氧乙烷、聚乙二醇、糊精、硅酸钠、硅溶胶、聚二甲基硅氧烷、勃姆石、胶态氧化铝或聚异丁烯。14.根据权利要求13所述的工艺，其中基于所述催化液体悬浮液的总重量，所述粘合剂以约0.3wt.％
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约5wt.％的浓度添加。15.根据前述权利要求中任一项所述的工艺，其中所述液体载体选自水、乙醇、异丙醇、丁醇、乙酸乙酯、丙酮或其组合。
16.根据前述权利要求中任一项所述的工艺，其中所述催化液体悬浮液的固体含量为约3wt.％
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约28wt.％。17.根据前述权利要求中任一项所述的工艺，其中所述涂层的厚度为约1μm
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约50μm。18.根据前述权利要求中任一项所述的工艺，其中所述催化剂的表面积为约1m2/g
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约1000m2/g。19.根据前述权利要求要求中任一项所述的工艺，其中当通过声处理测试测量时，所述涂层的粘附性提供小于约0.5wt.％的所述涂层的总质量损失。20.根据前述权利要求中任一项所述的工艺，其中所述支架为金属、金属合金、金属陶瓷、碳纤维、碳化硅或聚合物。21.根据权利要求20所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：Z，
申请(专利权)人：联邦科学技术研究组织，
类型：发明
国别省市：