催化剂浆料的制备方法及整体式催化剂的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及催化燃烧技术领域，尤其涉及一种催化剂浆料的制备方法及整体式催 化剂的制备方法。
【背景技术】
[0002] 催化燃烧是燃料在催化剂表面进行的完全氧化反应。催化燃烧技术可以用于处理 有机废气和汽车尾气等毒性大、对环境污染严重的气体，其原理主要是利用催化剂使污染 气体在较低温度条件下充分燃烧。
[0003]高效催化燃烧的催化剂是催化燃烧技术的核心，目前在催化燃烧技术中广泛应用 的是整体式催化剂。整体式催化剂主要包括蜂窝载体和催化剂涂层，其中蜂窝载体作为整 体式催化剂的骨架基体，其材料可为陶瓷或金属材料，其结构类似蜂窝状，具有许多平行且 整齐分布的细小孔道；催化剂涂层是由催化剂浆料均匀地涂覆在蜂窝载体表面上后所形成 的涂层。制备整体式催化剂的过程一般为：将催化剂粉体与拟薄水铝石加水混合，然后加酸 或碱调节pH值，使拟薄水铝石形成溶胶，从而形成具有一定粘度的催化剂浆料，之后将蜂 窝载体浸渍在催化剂浆料中，一段时间后取出蜂窝载体，去掉蜂窝载体上多余的催化剂浆 料，对蜂窝载体进行烘干、焙烧。
[0004] 在配制催化剂浆料时，酸或碱的加入会引起催化剂粉体中金属组分或复合氧化物 的溶解，导致催化剂粉体的活性降低，影响整体式催化剂的催化效率。
【发明内容】
[0005] 为克服上述现有技术中的缺陷，本发明提出一种催化剂浆料的制备方法及整体式 催化剂的制备方法，以提高整体式催化剂的催化效率。
[0006] 为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0007]本发明的第一方面提供了一种催化剂浆料的制备方法，包括：将催化剂粉体、中性 分散介质和溶剂均匀混合，形成具有一定粘度的催化剂浆料。
[0008] 在本发明所提供的催化剂浆料的制备方法中，将催化剂粉体、中性分散介质和溶 剂均匀混合形成催化剂浆料，其中中性分散介质使催化剂浆料具有一定的粘度，从而无需 采用拟薄水铝石加酸或加碱形成溶胶以使催化剂浆料具有粘度，也就避免了酸或碱的加入 所引起的催化剂粉体活性降低的问题，保证了所制备的催化剂浆料中催化剂粉体的活性不 降低，从而提高了采用该催化剂浆料所制备的整体式催化剂的催化效率。
[0009] 本发明的第二方面提供了一种整体式催化剂的制备方法，包括：采用上述催化剂 浆料的制备方法制备催化剂浆料；将所制备的催化剂浆料涂覆在蜂窝载体上，形成整体式 催化剂。
[0010] 本发明所提供的整体式催化剂的制备方法所能够产生的有益效果与本发明所提 供的催化剂浆料的制备方法的有益效果相同，在此不再赘述。
【附图说明】
[0011] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其它的附图。
[0012] 图1为本发明实施例所提供的制备方法中温度-甲烷转化率曲线。
【具体实施方式】
[0013] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施 例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例 仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技 术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范 围。
[0014] 本实施例提供了一种催化剂浆料的制备方法，该制备方法包括：将催化剂粉体、中 性分散介质和溶剂均匀混合，形成具有一定粘度的催化剂浆料。
[0015] 上述催化剂衆料的制备方法中，制备时加入中性分散介质，分散介质溶于溶剂中 使催化剂浆料具有一定的粘度，并且由于分散介质为中性，因此不会对催化剂浆料中的催 化剂粉体产生溶解作用，也就不会降低催化剂粉体的活性，有效地避免了现有技术在催化 剂浆料中加酸或加碱造成催化剂粉体活性降低的问题，可见采用本实施例所提供的制备方 法制备的催化剂浆料中催化剂粉体的活性较高，因此整体式催化剂的催化效率较高。
[0016] 在本实施例所提供的制备方法中，所加入的中性分散介质可以为中性铝溶胶、中 性硅溶胶或中性有机聚合物溶液体系，优选为中性铝溶胶和中性硅溶胶。所加入的中性分 散介质的质量可根据实际对催化剂浆料的粘度的需要和催化剂本身的性质设定，具体的， 为了保证一定的催化能力，催化剂粉体在催化剂涂层中的占比不宜太低，至少要达到10% 及其以上，所以所加入的中性分散介质与催化剂粉体的质量比最好小于或等于10:1 ;由于 分散介质与催化剂粉体表面原子通过键合或吸附作用相连接，从而使催化剂粉体在催化剂 浆料中充分分散，通常纳米催化剂粉体表面原子数占其总原子数的5%及其以上，因此理论 上所加入的中性分散介质与催化剂粉体的质量比最好大于或等于1:20,才能够实现中性分 散介质中的分子与催化剂粉体表面原子实现1:1的相互作用。基于上述考虑，可选的，所加 入的中性分散介质与催化剂粉体的质量比的范围可为1:20~10:1。
[0017] 进一步的，由于大部分纳米催化剂粉体其表面原子数占总原子数的比例均小于或 等于50%，因此为了保证各种催化剂粉体在催化剂浆料中都能得到有效分散，所加入的中 性分散介质与催化剂粉体的质量比优选的可为1:2~10:1。更为优选的是，为了保证催化 剂涂层在蜂窝载体上的负载量，所加入的中性分散介质与催化剂粉体的质量比可为1:1~ 10:1〇
[0018] 所加入的催化剂粉体可以是商用的氧化铝、氧化硅、氧化钴、氧化铈、氧化镧、氧化 钛等氧化物中的一种，或者前述多种氧化物中至少两种的混合物，或者前述多种氧化物中 至少两种所形成的复合氧化物，或者负载型贵金属催化剂，也可以是采用常用催化剂自行 合成的催化剂粉体等。
[0019] 在将催化剂粉体、中性分散介质和溶剂混合的过程中，需混合至无沉淀现象，且混 合均匀后得到催化剂浆料。出于混合至无沉淀的考虑，所加入的催化剂粉体的质量优选的 小于或等于催化剂浆料中刚好不出现沉淀时所对应的催化剂粉体的质量。可选的，所配制 的催化剂浆料中催化剂粉体的质量浓度可小于或等于60%，以保证催化剂浆料中无催化剂 粉体的沉淀，且催化剂浆料不至于太粘稠。
[0020] 此外，在将催化剂粉体、中性分散介质和溶剂混合的过程中，优选的可将催化剂粉 体和中性分散介质加入溶剂中，边加边搅拌，以加速催化剂粉体溶解，减少催化剂粉体结块 的现象。
[0021] 所配制的催化剂浆料中催化剂粉体的质量浓度可通过加入溶剂或催化剂粉体来 调节。具体的，若催化剂粉体的质量浓度高于所需要的浓度，则通过加入一定量的溶剂来降 低催化剂粉体的质量浓度；若催化剂粉体的质量浓度低于所需要的浓度，则通过加入一定 量的催化剂粉体来提高催化剂粉体的质量浓度。
[0022] 在配制催化剂浆料时，可向催化剂浆料中加入一定量的中性有机粘结剂。由于有 机粘结剂通常是链状或网状的高分子聚合物，可以同时和催化剂粉体、中性分散介质通过 一定的键合作用相连接，并且有机粘结剂属于大分子物质，其水溶液通常具有较高的粘度， 因此向催化剂楽料中加入中性有机粘结剂，有助于提尚催化剂楽料的粘度，进而提尚催化 剂粉体的涂覆量。同时，由于有机粘结剂在水或有机溶剂中都有良好的溶解性，因此向催化 剂浆料中加入中性有机粘结剂，可以提高催化剂粉体及中性分散介质在催化剂浆料中的溶 解能力，进而提高二者分散性。此外，与中性分散介质相似，加入中性有机粘结剂同样不会 使催化剂粉体发生溶解现象，因而也就不会造成催化剂粉体的活性降低；并且有机粘结剂 在整体式催化剂的焙烧过程中可以转化为二氧化碳和水，不会引起整体式催化剂的组分变 化。可选的，所加入的中性有机粘结剂可以是聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯 或纤维素等物质。
[0023] 为了避免催化剂粉体结块，减小催化剂粉体的粒度，使催化剂粉体在催化剂浆料 中分散更加均匀，在将催化剂粉体、中性分散介质和溶剂混合前，优选的可对催化剂粉体进 行过筛处理。
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