一种蜂窝陶瓷催化剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种蜂窝陶瓷催化剂的制备方法。所述方法包括：首先在预处理液中对蜂窝陶瓷基体进行超声预处理，然后负载纳米浆液涂层，最后负载活性组分。采用本发明专利技术方法获得的催化剂涂层与基体结合度高，不易龟裂和剥落，制备工艺和设备简单。因而催化剂具有良好的使用性能和很好的活性稳定性，即使在高空速气流的冲刷及热冲击下仍然能够保持较高的活性，从而能够保证催化剂的长期稳定运行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，可针对不同的反应制备所需的蜂窝陶瓷催化剂。
技术介绍
蜂窝陶瓷载体自60年代出现以来，广泛应用于汽车尾气、石油、化工、电线电缆、油漆、涂料等工业有机废气净化，是环保工业、化学工业净化废气的理想载体。近年来，随着对蜂窝陶瓷催化剂研究的不断深入，蜂窝陶瓷载体在加氢、费托合成、煤液化、脱硝等领域有着很好的应用前景。由于陶瓷载体的比表面积较小，在实际应用中通常在其表面涂覆催化剂涂层，涂层一般占载体质量的5% 20%，比表面积为10 60 m2/g。根据不同的反应需要，涂层所 用材料通常包括氧化铝、氧化硅、氧化钛和分子筛等。蜂窝陶瓷催化剂的应用效果与催化剂涂层和基体的结合强度密切相关，如果涂层与基体的结合强度低，则涂层在高空速气流的冲刷及热冲击下容易龟裂、剥落，造成催化剂的失活。因此，涂层与基体紧密结合是保证蜂窝陶瓷催化剂长期稳定运行的关键。涂层型蜂窝陶瓷催化剂的制备方法通常包括预处理蜂窝陶瓷；直接将催化剂负载在预处理后的蜂窝陶瓷上或者将催化剂载体负载在预处理后的蜂窝陶瓷上，再将活性组分负载在涂有载体涂层的蜂窝陶瓷基体上。预处理可清洁蜂窝陶瓷基体和使蜂窝陶瓷基体具有一定的粗超度。CN1453072A的制备方法是先将堇青石蜂窝陶瓷载体经水洗预处理，干燥和焙烧后再负载催化剂或催化剂载体。CNlOl 138728A采用的预处理方式将堇青石蜂窝陶瓷在浓度5% 15%的硝酸溶液中煮沸2 4小时，再用纯水清洗至pH值为6 7，于空气中180 250°C下干燥2 4小时。采用这种方式可以有效的清洁堇青石蜂窝陶瓷载体表面、提高了催化剂载体的比表面积，但在强酸和高温的环境下长时间浸泡将使堇青石蜂窝陶瓷的强度下降，催化剂不能够长期稳定运行。CN101376103A报道了一种汽车尾气净化催化剂载体的预处理方法，该方法采用堇青石蜂窝陶瓷作为载体，包括以下步骤将所述载体进行焙烧后冷却至室温，放入温度为50 100°C的，加入非离子表面活性剂的金属硝酸盐溶液中浸溃后干燥。采用该种方法并不能有效的清洁堇青石蜂窝陶瓷载体。将催化剂或者催化剂载体负载在预处理后的蜂窝陶瓷上的方法通常是将催化剂或者催化剂载体球磨制成具有一定粘度的浆液，然后将预处理后的堇青石蜂窝陶瓷浸溃于浆液中，取出，经干燥和焙烧后即可。CN1092697A公开了一种废气净化催化剂的制备方法首先将作为催化材料的贵金属如Pd和Pt,或与该贵金属结合的I丐钛矿型复合氧化物,混合或固定于g-Al203基面涂层材料上，g_Al203具有约150 m2/g的比表面积。所得的混合物进行初级碾磨，得到一种平均直径范围约10-15um的基面涂层浆料。随后将基面涂层浆料涂覆在载体上。CN1453072A公开了一种在蜂窝载体上负载汽车尾气净化催化剂的方法，其特征在于该方法中是将汽车尾气净化催化剂或催化剂担体与去离子水混合，调节pH=l_7，湿法球磨为固含量20-45 %、颗粒粒径为1-10 μ m的浆料，负载于堇青石蜂窝载体上，干燥和焙烧。CN1436594A所述的一种含贵金属的废气净化催化剂的制备方法含有锆、铈或镧中的一种或几种元素的盐溶液经抽滤、洗涤至含水率为40 80%的湿滤饼；将该湿滤饼与拟薄水铝石的浆液混合，经干燥和焙烧后得到复合氧化铝；复合氧化铝浸溃Pt、Pd溶液，经干燥和焙烧后得到催化剂；将该催化剂与去离子水混合，湿法球磨，得到的颗粒粒径为I IOum的催化剂浆液；在该浆液中加入适量的表面活性剂后方可进行涂覆。CN1453073A所述的一种负载汽车尾气催化剂在蜂窝载体上的方法用一种经助剂改性的复合氧化铝为基质得到的含贵金属催化剂与表面活性剂溶液混合的浆液，然后负载于用水清洁处理的堇青石蜂窝载体上。其中催化剂浆料是将助剂、拟薄水铝石及活性组分等放入球磨机中湿法球磨制备，所得浆料的粒径为1-lOum。CN101244387A公开了一种蜂窝状催化燃烧催化剂及其制备方法。I)金属蜂窝在500°C 800°C的空气气氛中预处理，使其表面形成一层氧化物膜；2)采用等体积法浸溃贵金属溶液于铈锆固溶体粉末上；3)将浸贵金属的溃铈锆固溶体与氧化铝混合，加入去离子水进行球磨，控制颗粒度D90 (颗粒数量的90%)小于50微米，得到浆液；4)将蜂窝体浸溃上述浆液，经烘干、焙烧后即得到废气净化蜂窝状催化剂。CN101653730A所述的三元催化剂是将a_氧化铝晶须，g_氧化铝，催化剂的活性组分钼、钯、铑和助剂成分铝、镁、钡、镍、锰、锶、钴、铌、铼、铜等之一或混合的溶于水的硝酸盐与适量的水混合球磨制得催化剂涂层浆液。我们发现，以上催化剂涂层制备过程中均采用球磨的方式将粒度大小不一的物料组分放到一起进行球磨，球磨到一定的粒度来制取涂层浆液。球磨制浆过程较为复杂，不同组分的硬度差别较大，球磨后浆液中颗粒的粒径分布较为宽泛，粒径也比较大，一般在I 50um之间，由此浆液进行涂覆制得的涂层容易龟裂、剥落。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了。本专利技术提供的蜂窝陶瓷催化剂的制备方法包括下述步骤 (1)对蜂窝陶瓷基体进行超声预处理； (2)预处理后的蜂窝陶瓷基体负载载体涂层、干燥和焙烧； (3)在载体涂层的基础上浸溃活性金属组分浸溃液，经干燥和焙烧制成催化剂。根据本专利技术提供的蜂窝陶瓷催化剂的制备方法，步骤(I)中所述的蜂窝陶瓷优选堇青石蜂窝陶瓷。步骤(I)中所述的对蜂窝陶瓷基体进行超声预处理的方法是，在20 80°C，优选20 50°C条件下，将蜂窝陶瓷基体放入预处理液中，预处理液为草酸、硝酸或者盐酸溶液，超声处理蜂窝陶瓷基体10分钟 100分钟，优选20分钟 60分钟；预处理后在100°C 120°C干燥6 12小时。所述超声处理的辐射功率为O. I 10瓦/毫升预处理液；所述预处理液的质量百分浓度为为5 50 wt%0步骤(2)中所述的负载载体涂层是通过往预处理后的蜂窝陶瓷基体上涂敷纳米级浆液实现的。所述的浆液包含以下组分纳米载体，粒度为10 150 nm，在浆液中所占重量百分比为5 30% ;纳米助剂，粒度为10 150 nm，在浆液中所占重量百分比为I 20% ；粘结剂，选自纳米铝溶胶或硅溶胶，粒度10 150 nm,以氧化物计在浆液中所占重量百分比为I 10% ;分散剂，在浆液中所占重量百分比为O. I 10% ;pH调节剂，在浆液中所占重量百分比为O. 001 O. 2% ;余量为去尚子水。其中纳米铝溶胶和硅溶胶可以使用市售商品，也可按文献自制。分散剂选自有机胺中的一种或几种，一般选自三亚乙基二胺、异丙胺、六亚甲基四胺和正丁胺中的一种或几种；PH调节剂可选自硝酸、草酸和盐酸等中的一种或几 种。步骤(2)中所述的浆液的制备方法包括以下内容将纳米载体、纳米助剂和纳米铝溶胶(或纳米硅溶胶)加入到高速搅拌的去离子水中；搅拌均匀后加入分散剂继续搅拌10 120分钟；加入pH值调节剂，调解浆液的pH值为2 6，继续搅拌10 120分钟即可得到浆液。步骤(2 )中所述的载体可选自氧化招、氧化娃、氧化钛、氧化铺、氧化错、氧化镧、分子筛等中的一种或几种；所述的助剂根据反应需要可选自过渡金属氧化物、碱金属氧化物、碱土金属氧化物和稀土金属氧化物或其前身物中的一种或几种。步骤(3 )中所述的活性金本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蜂窝陶瓷催化剂的制备方法，包括以下步骤：（1）对蜂窝陶瓷基体进行超声预处理；在20～80℃条件下，将蜂窝陶瓷基体置于预处理液中超声处理10分钟～100分钟，超声处理的辐射功率为0.1～10瓦/毫升预处理液，预处理后进行干燥；？（2）预处理后的蜂窝陶瓷基体负载载体涂层、干燥和焙烧；所述的负载载体涂层通过往蜂窝陶瓷基体上涂敷纳米级浆液实现，其中浆液以重量百分比计包含以下组分：粒度为10～150？nm的载体为5～30%；粒度为10～150？nm的助剂为1～20%，粒度10～150nm的铝溶胶或硅溶胶，以氧化物计为1～10？%，pH调节剂为0.001～0.2？%，余量为去离子水；（3）在涂层的基础上浸渍活性组分浸渍液，经干燥和焙烧制成催化剂。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：王学海，刘忠生，陈玉香，刘新友，杨爱霞，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：