用于制备催化活性支架的方法技术

本公开总体上涉及一种用于由支架材料制备催化活性支架，并且具体地通过从支架的表面以化学方式去除牺牲材料来活化所述支架的所述表面以在所述支架的所述表面上提供催化反应位点的方法。应位点的方法。应位点的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制备催化活性支架的方法


[0001]本公开总体上涉及一种用于由支架材料制备催化活性支架，并且具体地通过从支架的表面以化学方式去除牺牲材料来活化所述支架的所述表面以在所述支架的所述表面上提供催化反应位点的方法。

技术介绍

[0002]连续流动化学反应器通常包括管式反应室，其中反应物流体被连续地注入到反应室中以进行化学反应，从而连续地形成从反应室流出的产物。反应室通常浸没在加热/冷却流体中，例如浸没在管壳式换热器配置中，以便于向反应传递热量/从反应传递热量。
[0003]用于催化反应的连续流动反应器通常采用填充床式反应室，其中反应室填充有固体催化剂颗粒，所述固体催化剂颗粒提供了可以发生化学反应的催化表面。静态混合器用于在与填充床式反应室接触之前并且在这些室的下游对流体流进行预混合，以在反应器管的中心区域与外部区域之间传递热量。静态混合器包括固体结构，所述固体结构阻断流体流动以促进反应物在填充床式反应室中反应之前的混合，并且用于促进这些室的下游期望的热量传递模式。
[0004]需要用于制备催化活性支架、并且具体地静态混合器的支架的替代性或改进的方法，所述催化活性支架可以提供各种期望性质，如能够提供化学反应物和/或电化学反应物的更高效混合、热量传递和催化反应的催化静态混合器技术的灵活性和可用性。

技术实现思路

[0005]诸位专利技术人已经对用于制备催化活性支架的替代性方法进行了大量的研究和开发，并且已经确认支架(例如静态混合器支架)的表面可以具有催化表面，使得所得静态混合器支架能够与连续流动化学反应器一起使用。
[0006]一方面，提供了一种催化活性静态混合器，其包括包含活性催化剂材料以及任选的惰性材料的支架材料，其中所述催化活性支架材料采用沿着所述支架的纵向轴线周期性重复的互连段的晶格的形式，每个段都被配置成以非视距配置限定多个孔隙和通路，其中所述多个通路被配置成在一种或多种流体反应物的流动和反应期间，通过改变局部流动方向或将流动分割超过对应于沿着所述催化活性支架材料的纵向轴线在给定长度内的次数的200m
‑1而在横向于所述流动的方向上重新分布流体来分散和混合所述一种或多种流体反应物；其中所述多个通路由多个孔隙限定；其中所述孔隙包括所述孔隙内的一个或多个子孔隙；其中所述孔隙是所述子孔隙的至少约100倍。所述孔隙内的一个或多个孔隙的孔隙大小在约0.1μm至500μm的范围内。所述催化活性支架材料采用催化静态混合器或催化活性整体多孔插入物的形式。在孔隙内包括子孔隙的催化活性支架材料的表面积比没有子孔隙的支架的表面积大至少约30％。当与没有子孔隙的支架的总质量相比时，所述催化活性支架的质量损失在约0.5wt.％至60wt.％的范围内。
[0007]在实施例中，所述活性催化剂材料可以选自包括以下的组：钯、铂、镍、钌、铜、铑、
金、银、钴、铱、锇、铼、铬或其混合金属合金或金属氧化物、沸石以及金属有机框架。例如，活性材料可以是钯、铂、镍、钌、铜、镍、钴、银或其混合金属合金或金属氧化物。
[0008]在实施例中，所述支架材料可以是以下中的一种或多种：镍、钛、铝、钨、铌、钼、钢、不锈钢、铜、钴铬、钛基合金、镍基合金、钯基合金、镍铝基合金、铂基合金、钌基合金、铑基合金、金、铂、钯和银。
[0009]在另一个实施例中，所述催化活性支架的表面积可以在约0.5m2/g至750m2/g的范围内。在一些实施例中，所述催化活性支架的总孔隙体积可以在约0.2cm3/g至10cm3/g的范围内。
[0010]在实施例中，所述催化活性静态混合器的纵横比(L/d)为至少75。
[0011]另一方面，提供了一种用于由支架材料制备催化活性支架的方法，所述支架材料采用沿着所述支架的纵向轴线周期性重复的互连段的晶格的形式，每个段都被配置成以非视距配置限定多个通路和孔隙，其中所述多个通路被配置成在一种或多种流体反应物的流动和反应期间，通过改变局部流动方向或将流动分割超过对应于沿着所述静态混合器的纵向轴线在给定长度内的次数的200m
‑1而在横向于所述流动的方向上重新分布流体来分散和混合所述一种或多种流体反应物，其中所述支架材料包括活性催化剂材料和非活性材料，其中所述方法包括以下步骤：(i)通过从支架材料的表面以化学方式去除至少约0.5wt.％的非活性材料来活化所述支架材料的表面，以向所述催化活性静态混合器提供所述支架材料的表面上的催化反应位点和所述支架材料的孔隙内的一个或多个子孔隙，其中所述支架材料的表面可以使用选择性或非选择性化学方法进行活化。在另一个实施例中，所述支架材料可以进一步包括惰性材料。例如，所述选择性化学方法可以是用于从所述支架材料去除至少约0.5wt.％的牺牲材料的化学浸出，其中所述牺牲材料是非活性材料。所述化学浸出方法可以包括使用浸出溶液。在另一个实例中，所述非选择性化学方法可以是用于从所述支架材料去除至少约0.5wt.％的牺牲材料的化学蚀刻，其中所述牺牲材料是活性催化剂材料、非活性材料、任选的惰性材料或其组合。所述化学蚀刻方法可以包括使用蚀刻溶液。
[0012]在实施例中，孔隙可以是子孔隙的至少约100倍。例如，所述孔隙可以是所述子孔隙的至少约1000倍。
[0013]在实施例中，基于所述支架材料的总质量，来自所述催化活性支架的牺牲材料的质量损失可以在约0.5wt.％至60wt.％的范围内。
[0014]在另一个实施例中，当与没有子孔隙的支架材料的表面积相比时，所述催化活性静态混合器的表面积可以增加至少约30％。
[0015]在实施例中，所述活性催化剂材料可以选自包括以下的组：钯、铂、镍、钌、铜、铑、金、银、钴、铱、锇、铼、铬或其金属氧化物、沸石以及金属有机框架。所述非活性材料可以选自包括以下的组：铬、钛、铜、铁、锌、铝、镍或其金属氧化物以及碳基材料。所述惰性材料可以选自包括以下的组：镁或其金属氧化物、硅、硅酮、聚合物、陶瓷、金属氧化物。
[0016]所述支架材料可以是钛、铝、钨、铌、钼、钢、不锈钢、铜、钴铬、钛基合金、镍基合金、钯基合金、镍铝基合金、铂基合金、钌基合金、铑基合金、金、铂、钯和银。例如，所述支架材料可以是镍基合金。在另一个实例中，所述支架材料可以是镍金属泡沫。
[0017]在另一个实施例中，所述催化活性静态混合器的表面积可以在约0.5m2/g至750m2/g的范围内。在另一个实施例中，所述催化活性静态混合器的总孔隙体积可以在约0.2cm3/g
至10cm3/g的范围内。在又另一个实施例中，所述子孔隙的孔隙大小可以在约0.05μm至500μm的范围内。
[0018]在另一个实施例中，所述方法包括步骤ii)用于通过使所述催化活性支架的表面与氢气接触来去除金属氧化物杂质的另外的活化步骤。
附图说明
[0019]现在将参考附图仅通过举例来进一步描述和展示本公开的优选实施例，在附图中：
[0020]图1示出了用于通过(a)化学浸出方法和(b)化学蚀刻方法制备催化活性支架的一般途径。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种催化活性静态混合器，其包括包含活性催化剂材料以及任选的惰性材料的支架材料；其中所述支架材料采用沿着所述支架的纵向轴线周期性重复的互连段的晶格的形式，每个段都被配置成以非视距配置限定多个通路和孔隙，其中所述多个通路被配置成在一种或多种流体反应物的流动和反应期间，通过改变局部流动方向或将流动分割超过对应于沿着所述催化活性静态混合器的纵向轴线在给定长度内的次数的200m
‑1而在横向于所述流动的方向上重新分布流体来分散和混合所述一种或多种流体反应物；其中所述多个通路由多个孔隙限定；其中所述孔隙包括所述孔隙内的一个或多个子孔隙；并且其中所述孔隙是所述子孔隙的至少约100倍。2.根据权利要求1所述的催化活性静态混合器，其中所述催化活性静态混合器的质量比没有子孔隙的所述支架材料的总质量小约0.5wt.％至60wt.％。3.根据权利要求1或权利要求2所述的催化活性静态混合器，其中所述催化活性静态混合器的表面积比没有子孔隙的所述支架材料的表面积大至少约30％。4.根据前述权利要求中任一项所述的催化活性静态混合器，其中所述活性催化剂材料选自包括以下的组：钯、铂、镍、钌、铜、铑、金、银、钴、铱、锇、铼、铬或其混合金属合金或金属氧化物、沸石以及金属有机框架。5.根据前述权利要求中任一项所述的催化活性静态混合器，其中所述孔隙内的一个或多个孔隙的孔隙大小在约0.05μm至500μm的范围内。6.根据前述权利要求中任一项所述的催化活性静态混合器，其中所述惰性材料选自包括以下的组：镁或其金属氧化物、硅、硅酮、聚合物、陶瓷和金属氧化物。7.根据前述权利要求中任一项所述的催化活性静态混合器，其中所述支架材料是以下中的一种或多种：镍、钛、铝、钨、铌、钼、钢、不锈钢、铜、钴铬、钛基合金、镍基合金、钯基合金、镍铝基合金、铂基合金、钌基合金、铑基合金、金、铂、钯和银。8.根据前述权利要求中任一项所述的催化活性静态混合器，其中所述催化活性支架的表面积在约0.5m2/g至750m2/g的范围内。9.根据前述权利要求中任一项所述的催化活性静态混合器，其中所述催化活性支架的总孔隙体积在约0.2cm3/g至10cm3/g的范围内。10.根据前述权利要求中任一项所述的催化活性静态混合器，其中所述催化活性静态混合器的纵横比(L/d)为至少75。11.一种用于由支架材料制备催化活性静态混合器的方法，所述支架材料采用沿着所述支架的纵向轴线周期性重复的互连段的晶格的形式，每个段都被配置成以非视距配置限定多个通路和孔隙，其中所述多个通路被配置成在一种或多种流体反应物的流动和反应期间，通过改变局部流动方向或将流动分割超过对应于沿着所述静态混合器的纵向轴线在给定长度内的次数的200m
‑1而在横向于所述流动的方向上重新分布流体来分散和混合所述一种或多种流体反应物，其中所述多个通路由多个孔隙限定，其中所述支架材料包括活性催化剂材料和非活性材料，其中所述方法包括以下步骤：(i)通过从支架材料的表面以化学方式去除至少约0.5wt.％的非活性材料来活化所述支架材料的所述表面，以...

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